CN118737341B 磁性系统的模型构建和参数优化方法、设备及存储介质 （合肥综合性国家科学中心人工智能研究院(安徽省人工智能实验室)）

号，中国科学技术大学先进技术研究本申请公开了磁性系统的模型构建和参数案能够解决现有描述磁性系统的近邻海森堡模型难以体现磁性材料的自旋密度涨落和长程相2获取磁性系统的哈密顿量参数，所述哈密顿量参数包括自旋交根据所述自旋交换相互作用参数和朗道自能参数，分别构建所述磁性使用所述磁性系统的自旋交换相互作用能、各向异性能、朗道自根据随机数翻转法随机翻转磁性系统的自旋数量，分别生成多种自旋构型的数据集根据副本交换模拟退火算法，结合所述多种自旋构型的数据集3加总所述FM态自旋构型、NFM态自旋构型和NCM态自旋配置所述副本交换模拟退火算法对应的参数优化框架，其中按照所述磁性系统中各个哈密顿量参数的取值范围，定义所述副本选取系统所述温度区间内一组温度分布，每组所述温度分在所述递归迭代中，并行使用所述系统副本执行模拟退在所述扫描迭代中，使用所述自旋构型的数据集合和所述温度下定义所述自旋交换相互作用参数、朗道自能参数根据自旋之间的距离确定近邻关系，按照所述近邻关系从所述多种自旋使用所述磁性哈密顿量模型，分别计算所述自旋构型和阶数下4述磁性哈密顿量模型计算的系统总能，ep""表示使用第一性原理密度泛函理论计算的系将所述中心自旋构型和所述近邻的其他自旋构型输入至所述磁性哈密顿量模型求解为实现如权利要求1至5中任一项所述的磁性系统的模型构建和参数优化方法5[0001]本申请涉及磁性材料技术领域，尤其涉及磁性系统的模型构建和参数优化方法、中，格林函数法是一种根据磁力原理解有初始条件或边界条件的非齐次微分方程的方法；获得N_1个相互独立的能量差；根据海森堡模型和DM模型表达该N个磁矩分布的能量表达[0005]上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技[0006]本申请的主要目的在于提供一种磁性系统的模型构建方法、模型参数优化方法、6[0010]使用自旋交换相互作用能的表达式和朗道自能的表达式表示磁性系统的系统总[0011]在一实施例中，哈密顿量参数还包括各向异性参数和双二次la表示d阶的朗道自能参数；旋交换相互作用能，Ea表示各向异性能，表示朗道自7[0028]分别配置自旋交换相互作用参数J、朗道自能参数L和双二次交换相互作用参数K[0031]根据副本交换模拟退火算法，结合多种自旋构型的数据集合和磁性哈密顿量模[0035]针对共线非铁磁态NFM，使用随机数翻转给定自旋数量中对应数量和位置的自旋[0036]针对非共线磁态NCM，使用随机数翻转给定自旋数量中对应数量和位置的自旋方8性哈密顿量模型计算的系统总能，eyrT表示使用第一性原理密度泛函理论计算的系统总机程序配置为实现如上述任一项技术方案提供的磁性系统的模型构建方法能地考虑上述存在自旋密度涨落的磁性材料的磁性系统。相比于现有的近邻海森堡模型，9[0066]图3为本申请图1所示实施例提供的一种磁性系统的磁性哈密顿量模型的构建方[0068]图5为图4所示实施例提供的一种多种自旋构型的数据集合的生成方法的流程示现磁性材料的自旋密度涨落，这就导致应用现有磁性系统模型难以准确描述磁性材料性磁性系统的近邻海森堡模型难以体现磁性材料的自旋密度涨落和长程相互对角项和非对角项ri的形式：和部分半导体的磁性作用。能参数和双二次交换相互作用参数分别用于描述自旋交换相互作用、各向异性相互作用、[0114]la和ka都能够描述自旋密度的涨落使用该自旋交换相互作用参数；还能够体磁性绝缘体和部分半导体的磁性相互作用主要来源于自旋交换相互作用J，因此Ej能够描磁性材料的磁性性质。另外上述Ej还能够描述存在着DMI相互作用的对称性破缺的磁性系数拟合的偏差。本申请实施例生成的自旋构型的数据集合包含基态和各种可能的高能态，中存在多个哈密顿量参数的组合这样就能够使用系统副本并行对上述磁性哈密顿量模[0130]需要说明的是，副本交换模拟退火算法（ReplicaExchangeSimulated[0143]本申请实施例中的副本交换模拟退火算法的参数优化框架参见图9，参数优化框[0154]具体地，本申请实施例采用的副本交换模拟退火算法对应的参数优化框架由INPUT文件内参数控制，涉及递归迭代、交换迭代和扫描迭代参数的控制。其中，“n_sweeprecursion”参数定义了最终迭代到多少轮后不再更新温度分布，该参数值小于“n_exchange每sweep磁性哈密顿量模型计算的系统总能，表示使用第一性原理密度泛函理论计算的系统系统总能越接近第一性原理密度泛函理论计算的系统总能，则说明该法能够自适应求解给定模型的参数最优解。参数解能够直接用于分析磁性系统的相互作[0171]S1583：将中心自旋构型和近邻的其他自旋构型输入至磁性哈密顿量模型求解系order”控制）和近邻距离（通过参“neighbour_distance”控制如Enrr=E[0216]将E0_J5_L2模型的L参数绘制成能量关于磁矩的曲线E(S)如图12所示；由图12可理器能够执行上述实施例一中的磁性系统的模型构建和参数等的存储装置1003；以及通信装置1009。通信装置1009能够运行磁性系统的模型构建和参数优化设备与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图中示出了具有各种系统的代地实施或具备更多或更少的系统。[0227]本申请提供一种计算机可读存储介质，具有存储在其上的计算机可读程序指令（即计算机程序计算机可读程序指令用于执行上述实施例中的磁性系统的模型构建和参数优化方法。上述的任意合适的组合。在本实施例中，计算机可读存储介质能够是任何包含或存储程序[0229]上述计算机可读存储介质能够是磁性系统的模型构建和参数优化设备中所包含[0231]能够以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。程序能够解决现有基于近邻海森堡模型的模型构建和参数优化方案只能拟合少量的近执行时实现如上述的磁性系统的模型构建和参数优[0236]本申请提供的计算机程序产品能够解决现有方法只能拟合少量的近邻相互作难以准确描述具有其他相互作用的磁性系统，且模型难以体现自旋密度涨落的技术问题。