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

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 Ln T ₂Si₂ с тетрагональной структурой ThCr₂Si₂. Здесь мы представляем совместные результаты фотоэмиссионных исследований и расчетов зонной структуры из первых принципов антиферромагнетиков GdIr₂Si₂ и TbIr₂Si₂. 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.