Antara muka antara superkonduktor (S) dan feromagnet (F) adalah titik panas dalam fizik jirim pekat. Gandingan antara muka antara kedua-duanya menghasilkan fenomena fizikal yang lebih menarik. Kesan magnet berhampiran jiran pada antara muka S/F disebabkan oleh interaksi pertukaran antara putaran elektron pada kedua-dua belah antara muka, yang membawa kepada penindasan susunan magnet atau kemunculan superkonduktiviti yang tidak konvensional. Apabila bahan magnet berada berdekatan dengan superkonduktor, medan magnet memasuki kawasan hanya beberapa nanometer dalam superkonduktor dan memusnahkan pasangan Cooper, mengakibatkan perubahan spatial dalam tingkah laku superkonduktor antara muka dan menjejaskan sifat fizikal makroskopik bahan di kedua-dua belah pihak. Pada masa ini, spintronics superkonduktor telah menjadi bidang baru muncul yang memainkan peranan penting dalam merealisasikan logik putaran bebas pelesapan dan teknologi penyimpanan.
Pada masa ini, mekanisme asas kesan kedekatan magnet pada antara muka S/F dalam sistem bahan yang berbeza adalah kontroversi. Sebelum ini, diperhatikan bahawa suhu peralihan superkonduktor berayun dengan ketebalan lapisan feromagnetik dalam heterojunctions S/F yang terdiri daripada aloi logam, menunjukkan bahawa mungkin terdapat mod khas penghantaran gelombang pasangan superkonduktor dalam sistem ini disebabkan oleh pertukaran yang kuat. padang. Dengan pembangunan teknik penyediaan filem nipis termaju, para penyelidik telah mula mengkaji antara muka hablur tunggal S/F heterointerface seperti superkonduktor suhu tinggi (YBa2Cu3O7)/spin-polarized semimetallic ferromagnet (La1-xCaxMnO3) . Didapati bahawa antara muka mempunyai momen magnet yang berkurangan dan antiparalelisme putaran ion logam peralihan pada kedua-dua belah antara muka, dan dipengaruhi oleh keadaan elektronik lapisan magnetik, ketebalan lapisan S, dan bukan- struktur domain seragam. Memerhatikan penindasan suhu peralihan superkonduktor, peningkatan lebar peralihan, dan sifat injap putaran dalam heterojunction S/F, para penyelidik mendapati bahawa jenis antara muka tertentu ini boleh memberi manfaat dalam pembangunan peranti spintronik superkonduktor.
Guo Erjia, penyelidik di Institut Fizik, Akademi Sains China dan Jin Kuijuan, ahli akademik di Akademi Sains China, menyediakan heterojunction Fe3N/VN pada substrat nilam menggunakan teknik pemendapan laser berdenyut dibantu oleh nitrogen frekuensi radio (RFN) sumber atom, dan mencirikan strukturnya. profil pembelauan sinar-x menunjukkan bahawa kedua-dua filem Fe3N dan VN berkembang sepanjang<111>fasa kristal dan mempunyai kualiti kristal yang baik. Keputusan mikroskop elektron penghantaran pengimbasan resolusi tinggi menunjukkan bahawa antara muka antara substrat nilam dan heterojunctions dan heterojunctions dicirikan oleh kerataan tahap atom, susunan atom yang teratur dan percampuran kimia yang rendah. Kajian ini menggunakan pencirian elektrik dan magnet pada suhu rendah untuk mencirikan rintangan dan momen magnet bagi heterojunction Fe3N/VN sebagai fungsi suhu berbanding medan magnet. Didapati bahawa suhu peralihan superkonduktor bagi heterojunksi Fe3N/VN berkurangan sebanyak kira-kira 1.5 K, dan kedua-dua panjang koheren Ginzburg-Landau dan purata julat bebas meningkat sebanyak kira-kira 20%, dipengaruhi oleh Fe3N feromagnetik. Di bawah medan rendah dan suhu peralihan superkonduktor, momen magnet tepu, medan paksaan dan medan kritikal superkonduktor peningkatan heterojunksi Fe3N/VN, menunjukkan bahawa mungkin terdapat momen magnet bersih yang diperkenalkan oleh kesan jiran berhampiran Fe3N dalam antara muka VN. lapisan.
Selanjutnya, kajian ini menggunakan spektrometer neutron Sumber Neutron Tersebar China untuk mengukur spektrum pantulan neutron terkutub bagi heterojunksi Fe3N/VN. Ditunjukkan bahawa momen magnet bersih kira-kira 60.3 ± 2.4 kA/m wujud di kawasan kira-kira 5 nm berhampiran antara muka dalam filem VN. Pada masa yang sama, arah momen magnet ini sejajar dengan arah momen magnet dalam filem nipis feromagnetik. Didapati bahawa antara muka VN mempunyai momen magnet bersih hanya apabila VN berada dalam keadaan superkonduktor, seperti yang ditunjukkan oleh spektrum pantulan neutron terkutub dengan suhu berubah-ubah dan medan magnet. Ciri magnet antara muka anomali ini berbeza daripada undang-undang penjajaran putaran anti selari yang lalu pada antara muka dan antara muka aloi YBa2Cu3O7/La{10}}xCaxMnO3 oksida. Ia didapati dengan pengiraan prinsip pertama bahawa antara muka Fe3N/VN mempunyai pembinaan semula orbital d dan fenomena pemindahan cas antara muka, serta putaran antara ion logam peralihan memenuhi gandingan pertukaran langsung Heisenberg, dan pemalar gandingan J ialah kira-kira 4.28 meV . Kerja ini memerhatikan kesan jiran terdekat magnet yang unik bagi semua-nitrida superkonduktor/ferromagnetik heterointerfaces, dan berguna untuk pembinaan peranti spintronics superkonduktor dalam Kerja ini telah memainkan peranan penting dalam pembinaan peranti spintronics superkonduktor, seperti tiga kali ganda arus super. injap putaran dan simpang "π" Josephson.
Hasil penyelidikan berkaitan diterbitkan dalam Kajian Sains Kebangsaan di bawah tajuk penjajaran putaran Syntropic pada antara muka antara nitrida feromagnetik dan superkonduktor. Kerja ini disokong oleh Projek Khas "Peraturan Kuantum dan Maklumat Kuantum" Program Penyelidikan dan Pembangunan Utama Negara China, Dana Bersama untuk Inovasi dan Pembangunan Serantau dan Program Penerokaan Asal Yayasan Sains Asli Negara China, Stabil Program Sokongan untuk Pasukan Muda dalam Penyelidikan Asas dan Program Pembantu Khas Akademi Sains China, dan Fellowship Pascadoktoral China, antara lain.
