Ülijuhi (S) ja ferromagneti (F) vaheline liides on kondenseerunud aine füüsika kuum koht. Nende kahe liidese vaheline side tekitab huvitavamaid füüsilisi nähtusi. Magnetilise lähinaabri efekti S/F liideses põhjustab vahetusinteraktsioon elektronide spinnide vahel mõlemal pool liidest, mis viib magnetilise järjestuse allasurumiseni või ebatavalise ülijuhtivuse tekkimine. Kui magnetiline materjal on ülijuhi vahetus läheduses, siseneb magnetväli ülijuhi sees vaid mõne nanomeetri suurusesse piirkonda ja hävitab Cooperi paarid, mille tulemuseks on ruumilised muutused liidese ülijuhtivuskäitumises ja mõjutades ülijuhi makroskoopilisi füüsikalisi omadusi. materjal mõlemal küljel. Praegu on ülijuhtiv spintroonika muutunud esilekerkivaks valdkonnaks, mis mängib olulist rolli hajumiseta pöörlemisloogika ja salvestustehnoloogiate realiseerimisel.
Praegu on erinevate materjalisüsteemide S / F liidese magnetilise läheduse efekti aluseks olev mehhanism vastuoluline. Varem täheldati, et ülijuhtiva ülemineku temperatuur võngub koos ferromagnetilise kihi paksusega metallisulamitest koosnevates S/F heteroliidemetes, mis viitab sellele, et tugeva vahetuse tõttu võib selles süsteemis olla spetsiaalne ülijuhtivate paarislainete edastamise viis. valdkonnas. Täiustatud õhukese kile ettevalmistamise tehnikate väljatöötamisega on teadlased hakanud uurima ühekristalloksiid S/F heteroliideseid, näiteks kõrgtemperatuurse ülijuhi (YBa2Cu3O7)/spin-polariseeritud poolmetallilise ferromagneti (La1-xCaxMnO3) liidest. . On leitud, et liidesel on vähenenud magnetmoment ja siirdemetalliioonide spin-antiparalleelsus mõlemal pool liidest ning seda mõjutavad magnetkihi elektrooniline olek, S-kihi paksus ja mitte- ühtne domeeni struktuur. Jälgides ülijuhtiva ülemineku temperatuuri allasurumist, ülemineku laiuse suurenemist ja spin-klapi omadusi S/F heteroristmikel, leidsid teadlased, et see konkreetne liidese tüüp võib olla kasulik ülijuhtivate spintrooniliste seadmete väljatöötamisel.
Hiina Teaduste Akadeemia Füüsika Instituudi teadur Guo Erjia ja Hiina Teaduste Akadeemia akadeemik Jin Kuijuan valmistasid safiirsubstraatidel ette Fe3N/VN heteroühendused, kasutades impulsslaser-sadestamise tehnikat, mida abistas raadiosageduslik lämmastik. (RFN) aatomiallikat ja iseloomustasid nende struktuure. röntgendifraktsiooniprofiilid näitasid, et nii Fe3N- kui ka VN-kiled kasvasid mööda<111>kristalliline faas ja neil oli hea kristalne kvaliteet. Kõrge eraldusvõimega skaneeriva ülekande elektronmikroskoopia tulemused näitavad, et safiir-substraadi ja heteroliidete ja heteroristmike vahelisi liideseid iseloomustab aatomitasandi tasasus, järjestatud aatomi paigutus ja madal keemiline segunemine. Selles uuringus kasutati elektrilist ja magnetilist iseloomustamist madalatel temperatuuridel, et iseloomustada Fe3N / VN heteroliidete takistust ja magnetmomenti temperatuuri ja magnetvälja funktsioonina. Leitakse, et Fe3N/VN heteroristmiku ülijuhtiva ülemineku temperatuur väheneb umbes 1,5 K võrra ja nii Ginzburg-Landau koherentsuse pikkus kui ka keskmine vaba ulatus suurenevad umbes 20%, mida mõjutab ferromagnetiline Fe3N. Madala välja ja ülijuhtiva siirdetemperatuuri all suureneb Fe3N/VN heterosiirde küllastusmagnetmoment, sundväli ja ülijuhtiv kriitiline väli, mis viitab sellele, et Fe3N-i lähinaabriefekt võib VN-i liideses tekitada netomagnetmomenti. kiht.
Lisaks kasutatakse selles uuringus Hiina hajutatud neutronite allika neutronspektromeetrit, et mõõta Fe3N / VN heteroühenduste polariseeritud neutronite peegeldusspektreid. On näidatud, et VN-kile liidese lähedal on umbes 5 nm piirkonnas netomagnetmoment umbes 60, 3 ± 2, 4 kA / m. Samal ajal on selle magnetmomendi suund joondatud ferromagnetiliste õhukeste kilede magnetmomendi suunaga. On leitud, et VN liidesel on netomagnetmoment ainult siis, kui VN on ülijuhtivas olekus, nagu näitavad muutuva temperatuuri ja magnetväljaga polariseeritud neutronite peegeldusspektrid. See liidese anomaalne magnetiline funktsioon erineb varasemast paralleelse pöörlemisvastase joondamise seadusest YBa2Cu3O7/La1-xCaxMnO3 oksiidiliidestes ja sulamiliidestes. Esimese põhimõtete arvutustega leiti, et Fe3N/VN liidesel on d-orbitaalrekonstruktsioon ja liidese laengu ülekande nähtused, samuti on siirdemetalliioonide vahelised spinnid rahuldavad Heisenbergi otsevahetuse sidestust ning sidestuskonstant J on umbes 4,28 meV . Selles töös vaadeldakse täielikult nitriidide ülijuhtivate / ferromagnetiliste heteroliideste ainulaadset magnetilist lähima naabri efekti ja see on kasulik ülijuhtivate spintroonikaseadmete ehitamisel töös. pöörlevad ventiilid ja "π" Josephsoni ristmikud.
Seotud uurimistulemused avaldati ajakirjas National Science Review pealkirja all "Syntropic spin joondus ferromagnetiliste ja ülijuhtivate nitriidide vahelisel liidesel". Seda tööd toetasid Hiina riikliku võtmeuuringute ja arendustegevuse programmi eriprojekt "Kvantregulatsioon ja kvantteave", piirkondliku innovatsiooni ja arengu ühisfond ning Hiina riikliku loodusteaduste fondi algne uurimisprogramm. Muuhulgas alusuuringute noorte meeskondade toetusprogramm ja Hiina Teaduste Akadeemia eriassistentide programm ning Hiina järeldoktorantuuri stipendium.
