КОНДЕНСИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ

Силицидные магнитно-активные блоки лантаноидов с сильным спин-орбитальным взаимодействием для создания магнитных гетероструктур

И. А. Швец^a, Д. Ю. Усачев^ba, Е. В. Чулков^a, В. С. Столяров^cb, Д. В. Вялых^a, Д. А. Перминова^d, С. В. Еремеев<sup>da

a</sup> Санкт-Петербургский государственный университет, 199034 С.-Петербург, Россия
^b Московский физико-технический институт, 141701 Долгопрудный, Россия
^c Университет науки и технологий МИСИС, 119049 Москва, Россия
^d Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН, 634055 Томск, Россия

Аннотация: Стремительное развитие элементной базы устройств в нанометровом диапазоне требует создания магнитно-активных наноструктур для интеграции в многослойные архитектуры, что особенно важно для спинтроники. Мы предлагаем использовать в качестве элементарных блоков таких архитектур четырехслойные системы типа Si–T–Si–Ln (T – переходный металл, Ln – лантаноид), сильно коррелированных интерметаллидов LnT$_2$Si$_2$ с тетрагональной структурой ThCr$_2$Si$_2$. Здесь мы представляем совместные результаты фотоэмиссионных исследований и расчетов зонной структуры из первых принципов антиферромагнетиков GdIr$_2$Si$_2$ и TbIr$_2$Si$_2$. Убедившись в согласии расчетов с экспериментом, мы проводим теоретическое исследование модельных гетероструктур, составленных из структурных четырехслойных блоков этих антиферромагнетиков, с чередованием сорта атомов Ln в магнитной подрешетке через один или два слоя. Была получена детальная информация о магнитных свойствах таких сверхрешеток, включая магнитную анизотропию и ориентацию $4f$-моментов. Обнаружено, что моменты атомов Gd ориентируются по направлению моментов атомов Tb, а их коллинеарность или антиколлинеарность определяется конкретным порядком чередования атомов в магнитных подрешетках, что приводит к наведению или компенсации общей намагниченности вдоль кристаллографической оси $c$. Полученные результаты и предложенный подход открывают возможности для разработки наноструктурных материалов, создаваемых из подобных структурных блоков, обладающих гибко управляемыми магнитными характеристиками.

Поступила в редакцию: 03.07.2025
Исправленный вариант: 31.10.2025
Принята в печать: 03.11.2025

DOI: 10.7868/S3034576625120201