Исследован переход между 3D-антиферромагнетизмом и 2D-ферромагнетизмом в GdSi2

Присущая двумерному магнетизму пластичность обеспечивает доступ к нетрадиционным квантовым фазам, в частности, к фазам с сосуществующими магнитными порядками. В ряде материалов магнитное состояние в объеме претерпевает фундаментальные изменения, когда система доводится до монослойного предела. Поэтому в области кроссовера можно ожидать конкуренции магнитных состояний.

В настоящей работе при переходе от 3D-антиферромагнетизма к 2D-ферромагнетизму наблюдается обменное смещение, обусловленное количеством монослоев в металлоксене GdSi2. Материал относится к классу магнитных металлоксенов, обладающих достаточно близкими магнитными и транспортными свойствами. Следовательно, можно ожидать, что аналогичные результаты могут быть получены для разных членов класса, например, для металлоксена EuGe2.

(а) Эволюция магнетизма в пленках GdSi2 с толщиной. (б) Шаростержневая модель GdSi2, включающая ковалентные графеноподобные слои силицена и тригональные решетки атомов Gd.

Материал представляет собой стопку чередующихся монослоев Gd и силицена, Si-аналога графена. Обменное смещение проявляется в смещении петли гистерезиса, означающей связь магнитных систем, о чем свидетельствуют исследования намагниченности.

Полученные результаты позволяют предположить, что магнитные производные 2D-ксенов являются перспективными материалами для ультракомпактной спинтроники.

Работа опубликована в журнале ACS Nano (IF = 18.03)