Высокотемпературный ферромагнетизм нестехиометрических сплавов Si$_{1-x}$Mn$_x$ ($x\approx0.5$)

Обнаружено, что в нестехиометрических сплавах Si$_{1-x}$Mn$_x$, содержащих небольшой избыток Mn ($x\approx0.52$–$0.55$) относительно стехиометрического моносилицида марганца MnSi, температура Кюри ($T_{\rm C}\sim 300\,$К) возрастает более чем на порядок по сравнению с MnSi ($T_{\rm C}\approx30\,$K). При этом концентрация носителей заряда (дырок) резко падает, а их подвижность при ${\sim}\,100\,$K на порядок увеличивается по сравнению с MnSi. Высокотемпературный ферромагнетизм объясняется формированием дефектов с локализованными магнитными моментами (ЛММ) и непрямым их обменом через парамагнитные флуктуации спиновой плотности дырок. Существование дефектов с ЛММ в сплавах Si$_{1-x}$Mn$_x$ с $x\approx0.52$–$0.55$ подтверждается численными расчетами в рамках метода функционала электронной плотности. Рост подвижности дырок связывается с разрушением в нестехиометрическом материале кондовских (или спин-поляронных) резонансов, предположительно имеющих место в MnSi.