Grensesnittet mellom superleder (S) og ferromagnet (F) er et hot spot i fysikk av kondensert stoff. Grensesnittkoblingen mellom de to produserer mer interessante fysiske fenomener. Den magnetiske nær-nabo-effekten ved S/F-grensesnittet er forårsaket av utvekslingsinteraksjonen mellom elektronspinnene på begge sider av grensesnittet, noe som fører til undertrykkelse av den magnetiske orden eller fremveksten av ukonvensjonell superledning. Når et magnetisk materiale er i umiddelbar nærhet av en superleder, går magnetfeltet inn i et område på bare noen få nanometer i superlederen og ødelegger Cooper-parene, noe som resulterer i romlige endringer i den superledende oppførselen til grensesnittet og påvirker de makroskopiske fysiske egenskapene til materiale på begge sider. For tiden har superledende spintronikk blitt et fremvoksende felt som spiller en viktig rolle i å realisere spredningsfri spinnlogikk og lagringsteknologier.
For øyeblikket er den underliggende mekanismen til den magnetiske nærhetseffekten ved S/F-grensesnittet i forskjellige materialsystemer kontroversiell. Tidligere ble det observert at den superledende overgangstemperaturen oscillerer med tykkelsen på det ferromagnetiske laget i S/F heterojunctions sammensatt av metallegeringer, noe som tyder på at det kan være en spesiell overføringsmåte for superledende paringsbølger i dette systemet på grunn av den sterke utvekslingen felt. Med utviklingen av avanserte teknikker for fremstilling av tynnfilm, har forskere begynt å studere enkeltkrystalloksid S/F heterogrensesnitt som høytemperatur superleder (YBa2Cu3O7)/spinn-polarisert semimetallisk ferromagnet (La1-xCaxMnO3) grensesnittet . Det er funnet at grensesnittet har et redusert magnetisk moment og spinnantiparallelismen til overgangsmetallionene på begge sider av grensesnittet, og påvirkes av den elektroniske tilstanden til det magnetiske laget, tykkelsen på S-laget og ikke- enhetlig domenestruktur. Ved å observere undertrykkelsen av den superledende overgangstemperaturen, økningen i overgangsbredde og spinnventilegenskapene i S/F heterojunctions, fant forskerne at denne spesielle typen grensesnitt kan være gunstig i utviklingen av superledende spintroniske enheter.
Guo Erjia, en forsker ved Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, og Jin Kuijuan, en akademiker ved det kinesiske vitenskapsakademiet, forberedte Fe3N/VN heterojunctions på safirsubstrater ved å bruke en pulserende laseravsetningsteknikk assistert av et radiofrekvent nitrogen (RFN) atomkilde, og karakteriserte deres strukturer. røntgendiffraksjonsprofiler viste at både Fe3N- og VN-filmer vokste langs<111>krystallinsk fase og hadde god krystallinsk kvalitet. Høyoppløselige skanningstransmisjonselektronmikroskopiske resultater viser at grensesnittene mellom safirsubstratet og heterojunctions og heterojunctions er preget av flathet på atomnivå, ordnet atomarrangement og lav kjemisk blanding. Denne studien brukte elektrisk og magnetisk karakterisering ved lave temperaturer for å karakterisere motstanden og magnetiske momentet til Fe3N/VN heterojunctions som en funksjon av temperatur kontra magnetfelt. Det er funnet at den superledende overgangstemperaturen til Fe3N/VN-heterokrysset synker med omtrent 1,5 K, og både Ginzburg-Landau-koherenslengden og gjennomsnittlig friområde øker med omtrent 20 %, påvirket av den ferromagnetiske Fe3N. Under lavfeltet og superledende overgangstemperatur øker det magnetiske metningsmomentet, tvangsfeltet og det superledende kritiske feltet til Fe3N/VN heterojunction, noe som antyder at det kan være et netto magnetisk moment introdusert av Fe3N nær-nabo-effekten i VN-grensesnittet lag.
Videre bruker denne studien nøytronspektrometeret til China Scattered Neutron Source for å måle de polariserte nøytronrefleksjonsspektrene til Fe3N/VN heterojunctions. Det er vist at et netto magnetisk moment på omtrent 60,3 ± 2,4 kA/m eksisterer i området rundt 5 nm nær grensesnittet i VN-filmen. Samtidig er retningen til dette magnetiske momentet på linje med retningen til det magnetiske momentet i ferromagnetiske tynne filmer. Det er funnet at grensesnittet til VN har et netto magnetisk moment bare når VN er i superledende tilstand, som indikert av de polariserte nøytronrefleksjonsspektrene med variabel temperatur og magnetfelt. Denne unormale magnetiske grensesnittfunksjonen er forskjellig fra tidligere lov om anti-parallell spinnjustering ved YBa2Cu3O7/La{10}}xCaxMnO3-oksidgrensesnitt og legeringsgrensesnitt. Det er funnet ved første-prinsippberegninger at Fe3N/VN-grensesnittet har d-orbital rekonstruksjon og grenseflateladningsoverføringsfenomener, så vel som spinnene mellom overgangsmetallioner tilfredsstiller Heisenberg-direkteutvekslingskoblingen, og koblingskonstanten J er omtrent 4,28 meV . Dette arbeidet observerer den unike magnetiske nærmest-nabo-effekten til de superledende/ferromagnetiske heterogrensesnittene av helnitrid, og er nyttig for konstruksjonen av de superledende spintronikk-enhetene i spinnventiler og "π" Josephson-kryss.
De relaterte forskningsresultatene ble publisert i National Science Review under tittelen Syntropic spin alignment ved grensesnittet mellom ferromagnetiske og superledende nitrider. Dette arbeidet ble støttet av "Quantum Regulation and Quantum Information"-spesialprosjektet til Kinas nasjonale nøkkelforsknings- og utviklingsprogram, Joint Fund for Regional Innovation and Development og Original Exploration Program of the National Natural Science Foundation of China, the Stall Støtteprogram for unge lag i grunnforskning og spesialassistentprogrammet til det kinesiske vitenskapsakademiet, og postdoktorstipendet i Kina, blant andre.
