Ученые раскрыли проявление магнетизма в двумерных немагнитных материалах
Механизм появления магнетизма в двумерных немагнитных материалах установила международная группа ученых при участии исследователей из Сибирского федерального университета (СФУ), 17 января сообщает пресс-служба вуза.
Исследователи изучали влияние дефектов в структуре диселениде палладия (PdSe₂), на свойства этого материала. Ими была получена характеристика электронных и магнитных свойств материала, вызванных дефектами. Это позволило сделать вывод, что контролируемое введение подобных дефектов может помочь адаптировать электромагнитные свойства новых материалов и расширить семейство двумерных магнитов.
Новый класс материалов для проведения фундаментальных исследований и разработки перспективных оптоэлектронных устройств составляют слоистые дихалькогениды переходных металлов (ДПМ), представляющие собой тонкий монослойный полупроводник, состоящий из переходного металла и халькогена, к последним относятся кислород, сера, селен, теллур, полоний.
В ДПМ один слой атомов металла располагается между двумя слоями атомов халькогена. При этом, хотя дефекты являются почти неизбежной частью ДПМ, они привносят дополнительные интересные свойства, отсутствующие в бездефектных слоях, а контролируемое введение в ДПМ дефектов позволяет адаптировать электромагнитные свойства материалов.
Старший научный сотрудник международного научно-исследовательского центра спектроскопии и квантовой химии СФУ Артем Куклин рассказал: «Мы обнаружили, что некоторые дефекты в структуре PdSe2 могут индуцировать локальный магнетизм, также была показана склонность материала к образованию отрицательно заряженных дефектов, что совпадает с результатами известных экспериментов. Кроме того, удалось показать, какие точечные дефекты более стабильны, и какие менее, а также рассчитать энергию, необходимую для контролируемого создания точечных дефектов».
В заключение Артем Куклин сообщил, что другой важный результат проделанной исследователями работы — это расчеты вероятных изображений таких дефектов. У них получилось своего рода «руководство» для экспериментаторов, содержащее смоделированные изображения и их описание.
«Некоторые из них хорошо согласуются с известными экспериментальными изображениями, другие типы дефектов могут быть вскоре получены и охарактеризованы при помощи наших изображений», — пояснил ученый.
Исследователи считают, что диселенид палладия является очень удачным модельным образцом при изучении фундаментальной природы дефектов в двумерных материалах и способов управлять ими в целях увеличения семейства двумерных магнитов и использования их, в том числе, при разработке новых оптоэлектронных устройств.
Итоги выполненного исследования представлены в статье «Точечные и сложные дефекты в монослое PdSe₂: Эволюция электронной структуры и возникновение магнетизма», опубликованной в журнале APS Physics.
