Исследование структуры фаз силицидов марганца

Представлены результаты поиска фаз силицидов марганца, образование которых вероятно при эпитаксиальном росте на поверхностях кремния Si (100) и Si (111), и исследованы свойства гетероструктур на их основе. Показано, что наибольшим магнитным моментом (0,71 μB) на атом марганца и спиновой поляризацией (66%) обладает тетрагональная P4/mmm-фаза дисилицида марганца. Показано, что наличие интерфейса с кремниевой подложкой существенно сказывается только на ближайшем к нему слое силицида, в то время как оборванные связи на поверхностном слое силицида распространяют свое влияние на электронную структуру двух - трех слоев вглубь силицида, что позволяет говорить о сохранении магнитных свойств пленок найденного силицида при их малой толщине, начиная с нескольких нанометров. Изучение электронных свойств гетероструктуры выявленной магнитной фазы Mn₄Si₈ с графеном показало, что графен на такой структуре обладает индуцированной спиновой поляризацией (~12%), что делает такой материал также перспективным для применения в спинтронике. Исследование стабильности интерфейсов при помощи моделирования отжига методом молекулярной динамики показало, что моносилицид марганца со структурой B2 на поверхности Si (111) начинает плавиться уже при температуре 700 K, при этом интерфейс остается стабильным вплоть до температуры 900 K. Структура P4/mmm-Mn₄Si₈ на поверхности Si (100) остается стабильной даже при нагревании вплоть до 1100 K. Данные гетероструктуры можно считать стабильными в диапазоне температур, соответствующих условиям применения в устройствах спинтроники и наноэлектроники.