Grænsefladen mellem superleder (S) og ferromagnet (F) er et hot spot i det kondenserede stofs fysik. Grænsefladekoblingen mellem de to frembringer mere interessante fysiske fænomener. Den magnetiske nær-nabo-effekt ved S/F-grænsefladen er forårsaget af udvekslingsinteraktionen mellem elektronspindene på begge sider af grænsefladen, hvilket fører til undertrykkelse af den magnetiske orden eller fremkomsten af ukonventionel superledning. Når et magnetisk materiale er i umiddelbar nærhed af en superleder, går magnetfeltet ind i et område på kun få nanometer i superlederen og ødelægger Cooper-par, hvilket resulterer i rumlige ændringer i grænsefladens superledende adfærd og påvirker de makroskopiske fysiske egenskaber af materiale på begge sider. I øjeblikket er superledende spintronik blevet et spirende felt, der spiller en vigtig rolle i realiseringen af spredningsfri spin-logik og lagringsteknologier.
I øjeblikket er den underliggende mekanisme for den magnetiske nærhedseffekt ved S/F-grænsefladen i forskellige materialesystemer kontroversiel. Tidligere blev det observeret, at den superledende overgangstemperatur oscillerer med tykkelsen af det ferromagnetiske lag i S/F heterojunctions sammensat af metallegeringer, hvilket tyder på, at der kan være en speciel transmissionsmåde for superledende parringsbølger i dette system på grund af den stærke udveksling Mark. Med udviklingen af avancerede tyndfilmsfremstillingsteknikker er forskere begyndt at studere enkeltkrystaloxid S/F-heterogrænseflader såsom højtemperatur-superleder (YBa2Cu3O7)/spin-polariseret semimetallisk ferromagnet (La1-xCaxMnO3)-grænseflade . Det har vist sig, at grænsefladen har et reduceret magnetisk moment og spin-antiparallelismen af overgangsmetalionerne på begge sider af grænsefladen og påvirkes af den elektroniske tilstand af det magnetiske lag, tykkelsen af S-laget og ikke- ensartet domænestruktur. Ved at observere undertrykkelsen af den superledende overgangstemperatur, stigningen i overgangsbredden og spin-ventilegenskaberne i S/F heterojunctions fandt forskerne ud af, at denne særlige type grænseflade kunne være gavnlig i udviklingen af superledende spintroniske enheder.
Guo Erjia, en forsker ved Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, og Jin Kuijuan, en akademiker ved det kinesiske videnskabsakademi, forberedte Fe3N/VN heterojunctions på safirsubstrater ved hjælp af en pulserende laseraflejringsteknik assisteret af et radiofrekvent nitrogen (RFN) atomkilde og karakteriserede deres strukturer. røntgendiffraktionsprofiler viste, at både Fe3N- og VN-film voksede langs<111>krystallinsk fase og havde god krystallinsk kvalitet. Højopløselige scanningstransmissionselektronmikroskopiresultater viser, at grænsefladerne mellem safirsubstratet og heterojunctions og heterojunctions er karakteriseret ved atomart planhed, ordnet atomarrangement og lav kemisk blanding. Denne undersøgelse brugte elektrisk og magnetisk karakterisering ved lave temperaturer til at karakterisere modstanden og det magnetiske moment af Fe3N/VN heterojunctions som funktion af temperatur versus magnetfelt. Det har vist sig, at den superledende overgangstemperatur af Fe3N/VN-heterojunction falder med ca. 1,5 K, og både Ginzburg-Landau-kohærenslængden og det gennemsnitlige frie område stiger med ca. 20%, påvirket af den ferromagnetiske Fe3N. Under lavfeltet og superledende overgangstemperatur stiger det mætningsmagnetiske moment, tvangsfeltet og superledende kritiske felt af Fe3N/VN heterojunction, hvilket tyder på, at der kan være et netto magnetisk moment introduceret af Fe3N nær-nabo-effekten i VN-grænsefladen lag.
Yderligere bruger denne undersøgelse neutronspektrometeret fra China Scattered Neutron Source til at måle de polariserede neutronreflektionsspektre af Fe3N/VN heterojunctions. Det er vist, at der eksisterer et netto magnetisk moment på omkring 60,3 ± 2,4 kA/m i området omkring 5 nm nær grænsefladen i VN-filmen. Samtidig er retningen af dette magnetiske moment justeret med retningen af det magnetiske moment i ferromagnetiske tynde film. Det har vist sig, at grænsefladen af VN kun har et netto magnetisk moment, når VN er i den superledende tilstand, som indikeret af de polariserede neutronreflektionsspektre med variabel temperatur og magnetfelt. Denne unormale magnetiske grænsefladeegenskab er forskellig fra den tidligere lov om anti-parallel spin-justering ved YBa2Cu3O7/La{10}}xCaxMnO3-oxidgrænseflader og legeringsgrænseflader. Det er fundet ved første-princippets beregninger, at Fe3N/VN-grænsefladen har d-orbital rekonstruktion og grænsefladeladningsoverførselsfænomener, ligesom spins mellem overgangsmetalioner opfylder Heisenbergs direkte udvekslingskobling, og koblingskonstanten J er omkring 4,28 meV . Dette arbejde observerer den unikke magnetiske nærmest-nabo-effekt af de superledende/ferromagnetiske heterogrænseflader af nitrid og er nyttig til konstruktionen af de superledende spintronik-enheder i. spin ventiler og "π" Josephson junctions.
De relaterede forskningsresultater blev offentliggjort i National Science Review under titlen Syntropic spin alignment ved grænsefladen mellem ferromagnetiske og superledende nitrider. Dette arbejde blev støttet af det særlige projekt "Quante Regulation and Quantum Information" fra Kinas nationale nøgleforsknings- og udviklingsprogram, Den Fælles Fond for Regional Innovation og Udvikling og det oprindelige udforskningsprogram fra Kinas National Natural Science Foundation, Stalden Støtteprogram for unge teams i grundforskning og det særlige assistentprogram for det kinesiske videnskabsakademi og Kinas postdoktorale stipendium, blandt andre.
