Низкоразмерный магнетизм в соединениях с различной размерностью магнитного взаимодействия

Abstract

В статье представлены результаты исследования условия формирования низкоразмерного магнитного порядка. Обоснован выбор кристалла ZnO в качестве полупроводниковой немагнитной матрицы для формирования квазиодномерных и квазинульмерных магнитных систем путем внедрения примесных атомов Cr, Mn, Fe, Co и Ni. Структурные параметры, электронные и магнитные свойства рассчитывались на атомном уровне в рамках квантово-механического моделирования, интегралы обменного взаимодействия – на микроскопическом уровне с использованием модели Гейзенберга. Определение механизмов обменного взаимодействия осуществлялось на основе выявленных зависимостей значений интеграла обменного взаимодействия от структурных и электронных свойств. Обобщены результаты исследования механизмов обменного взаимодействия в двумерных магнитных системах, формирующихся в материалах группы MAX3 (M = Cr, Fe, A = Ge, Si, X = S, Se, Te). Установленные механизмы обеспечили возможность сравнения условий формирования ферромагнитного порядка в системах с различной размерностью магнитного взаимодействия, в частности показано, что ферромагнитный порядок во всех изучаемых структурах формируется за счет косвенного суперобменного взаимодействия между орбиталями разной симметрии. Установлено, что для формирования устойчивого высокотемпературного ферромагнетизма необходимо применять стратегии, направленные на усиление суперобменного взаимодействия между орбиталями разной симметрии либо уменьшение вкладов обменного взаимодействия между орбиталями одной симметрии.