Superlaidininko (S) ir feromagneto (F) sąsaja yra karšta kondensuotųjų medžiagų fizikos taškas. Sąsajos sujungimas tarp šių dviejų sukuria įdomesnius fizinius reiškinius. Magnetinį artimo kaimyno efektą S/F sąsajoje sukelia mainų sąveika tarp elektronų sukinių abiejose sąsajos pusėse, dėl kurios nuslopinama magnetinė tvarka arba netradicinio superlaidumo atsiradimas. Kai magnetinė medžiaga yra arti superlaidininko, magnetinis laukas patenka į tik kelių nanometrų plotą superlaidininko viduje ir sunaikina Cooper poras, todėl sąsajos superlaidumo elgesys pasikeičia erdviškai ir paveikia makroskopines fizines superlaidininko savybes. medžiaga iš abiejų pusių. Šiuo metu superlaidi spintronika tapo nauja sritimi, kuri atlieka svarbų vaidmenį įgyvendinant sukimosi logiką ir saugojimo technologijas be sklaidos.
Šiuo metu pagrindinis magnetinio artumo efekto mechanizmas S/F sąsajoje įvairiose medžiagų sistemose yra prieštaringas. Anksčiau buvo pastebėta, kad superlaidžio pereinamojo laikotarpio temperatūra svyruoja kartu su feromagnetinio sluoksnio storiu S/F heterojungtyse, sudarytose iš metalų lydinių, o tai rodo, kad šioje sistemoje gali būti specialus superlaidžių poravimosi bangų perdavimo būdas dėl stipraus mainų. lauke. Sukūrę pažangias plonasluoksnės plėvelės paruošimo technologijas, mokslininkai pradėjo tirti vieno kristalo oksido S/F heterosąsajas, tokias kaip aukštos temperatūros superlaidininko (YBa2Cu3O7) ir sukimosi poliarizuoto pusmetalinio feromagneto (La1-xCaxMnO3) sąsaja. . Nustatyta, kad sąsaja turi sumažintą magnetinį momentą ir pereinamojo metalo jonų sukimosi antilygiagretumą abiejose sąsajos pusėse, o jai įtakos turi magnetinio sluoksnio elektroninė būsena, S sluoksnio storis ir ne vienoda domeno struktūra. Stebėdami superlaidžio pereinamojo laikotarpio temperatūros slopinimą, pereinamojo pločio padidėjimą ir sukimosi vožtuvo savybes S/F heterojungtyse, mokslininkai nustatė, kad šis konkretus sąsajos tipas gali būti naudingas kuriant superlaidžius spintroninius įrenginius.
Guo Erjia, Kinijos mokslų akademijos Fizikos instituto mokslininkas ir Kinijos mokslų akademijos akademikas Jin Kuijuanas, paruošė Fe3N/VN heterosankcijas ant safyro substratų, naudojant impulsinio lazerio nusodinimo techniką, padedamą radijo dažnio azoto. (RFN) atomų šaltinį ir apibūdino jų struktūras. Rentgeno spindulių difrakcijos profiliai parodė, kad tiek Fe3N, tiek VN plėvelės išaugo išilgai<111>kristalinę fazę ir turėjo gerą kristalinę kokybę. Didelės skiriamosios gebos skenuojančios transmisijos elektroninės mikroskopijos rezultatai rodo, kad sąsajoms tarp safyro substrato ir heterosandūrų bei heterosandūrų būdingas atominis lygumas, tvarkingas atomų išdėstymas ir mažas cheminis maišymas. Šiame tyrime buvo naudojamas elektrinis ir magnetinis apibūdinimas žemoje temperatūroje, kad būtų galima apibūdinti Fe3N / VN heterosandūrų atsparumą ir magnetinį momentą kaip temperatūros ir magnetinio lauko funkciją. Nustatyta, kad Fe3N/VN heterosandūros superlaidumo pereinamoji temperatūra sumažėja apie 1,5 K, o Ginzburgo-Landau koherencijos ilgis ir vidutinis laisvasis diapazonas padidėja apie 20%, įtakojamas feromagnetinio Fe3N. Žemiau esant žemam laukui ir superlaidžiam pereinamajai temperatūrai, Fe3N/VN heterosandūros soties magnetinis momentas, priverstinis laukas ir superlaidumo kritinis laukas didėja, o tai rodo, kad VN sąsajoje gali atsirasti grynasis magnetinis momentas dėl Fe3N artimo kaimyno efekto. sluoksnis.
Be to, šiame tyrime naudojamas Kinijos išsklaidytų neutronų šaltinio neutronų spektrometras, kad būtų galima išmatuoti Fe3N / VN heterojungčių poliarizuotų neutronų atspindžio spektrus. Parodyta, kad maždaug 5 nm srityje netoli VN plėvelės sąsajos yra maždaug 60, 3 ± 2, 4 kA / m grynasis magnetinis momentas. Tuo pačiu metu šio magnetinio momento kryptis yra suderinta su magnetinio momento kryptimi feromagnetinėse plonose plėvelėse. Nustatyta, kad VN sąsaja turi grynąjį magnetinį momentą tik tada, kai VN yra superlaidžioje būsenoje, kaip rodo poliarizuotų neutronų atspindžio spektrai su kintama temperatūra ir magnetiniu lauku. Ši anomali sąsajos magnetinė savybė skiriasi nuo ankstesnio antilygiagretaus sukimosi išlygiavimo YBa2Cu3O7/La1-xCaxMnO3 oksido sąsajose ir lydinio sąsajose dėsnio. Pirmųjų principų skaičiavimais nustatyta, kad Fe3N/VN sąsaja turi d-orbitos rekonstrukcijos ir sąsajos krūvio perdavimo reiškinius, taip pat sukiniai tarp pereinamųjų metalų jonų tenkina Heisenbergo tiesioginio mainų jungtį, o sujungimo konstanta J yra apie 4,28 meV. . Šiame darbe stebimas unikalus visų nitridų superlaidžių / feromagnetinių heterosąsajų magnetinis artimiausio kaimyno efektas ir yra naudingas kuriant superlaidžius spintronikos įrenginius. sukimosi vožtuvai ir "π" Josephson jungtys.
Susiję tyrimų rezultatai buvo paskelbti Nacionalinėje mokslo apžvalgoje pavadinimu Sintropinis sukimosi išlyginimas feromagnetinių ir superlaidžių nitridų sąsajoje. Šį darbą rėmė Kinijos nacionalinės pagrindinių mokslinių tyrimų ir plėtros programos specialusis projektas "Kvantinis reguliavimas ir kvantinė informacija", Jungtinis regioninių inovacijų ir plėtros fondas ir Kinijos nacionalinio gamtos mokslų fondo pradinė tyrimų programa. Paramos programa jaunoms pagrindinių mokslinių tyrimų komandoms ir Kinijos mokslų akademijos specialioji asistentų programa bei Kinijos doktorantūros stipendija ir kt.
