Sučelje između supravodiča (S) i feromagneta (F) je vruća točka u fizici kondenzirane tvari. Međufazno spajanje između njih dvoje proizvodi zanimljivije fizičke fenomene. Magnetski učinak bliskog susjeda na S/F sučelju uzrokovan je interakcijom razmjene između spinova elektrona s obje strane sučelja, što dovodi do potiskivanja magnetskog reda ili pojava nekonvencionalne supravodljivosti. Kada je magnetski materijal u neposrednoj blizini supravodiča, magnetsko polje ulazi u područje od samo nekoliko nanometara unutar supravodiča i uništava Cooperove parove, što rezultira prostornim promjenama u supravodljivom ponašanju sučelja i utječe na makroskopska fizička svojstva materijala s obje strane. Trenutno je supravodljiva spintronika postala polje u nastajanju koje igra važnu ulogu u realizaciji spinske logike i tehnologija pohrane bez disipacije.
Trenutačno je kontroverzan temeljni mehanizam učinka magnetske blizine na S/F sučelju u različitim materijalnim sustavima. Prethodno je primijećeno da temperatura supravodljivog prijelaza oscilira s debljinom feromagnetskog sloja u S/F heterospojovima sastavljenim od metalnih legura, sugerirajući da bi mogao postojati poseban način prijenosa supravodljivih valova uparivanja u ovom sustavu zbog jake izmjene polje. S razvojem naprednih tehnika pripreme tankog filma, istraživači su počeli proučavati monokristalna oksidna S/F heterosučelja kao što je sučelje visokotemperaturnog supravodiča (YBa2Cu3O7)/spin-polariziranog semimetalnog feromagneta (La1-xCaxMnO3) . Utvrđeno je da sučelje ima smanjeni magnetski moment i antiparalelnost spina iona prijelaznih metala s obje strane sučelja, a na njega utječu elektronsko stanje magnetskog sloja, debljina S sloja i ne- uniformna struktura domene. Promatrajući smanjenje temperature supravodljivog prijelaza, povećanje širine prijelaza i svojstva spin-ventila u S/F heterospojovima, istraživači su otkrili da bi ova posebna vrsta sučelja mogla biti korisna u razvoju supravodljivih spintroničkih uređaja.
Guo Erjia, istraživač na Institutu za fiziku Kineske akademije znanosti, i Jin Kuijuan, akademik Kineske akademije znanosti, pripremili su Fe3N/VN heterospojnice na safirnim supstratima pomoću tehnike pulsirajućeg laserskog taloženja potpomognute radiofrekvencijskim dušikom (RFN) atomski izvor, te opisali njihove strukture. Profili rendgenske difrakcije pokazali su da su i Fe3N i VN filmovi rasli duž<111>kristalne faze i ima dobru kristalnu kvalitetu. Rezultati skenirajuće transmisijske elektronske mikroskopije visoke razlučivosti pokazuju da su sučelja između safirne podloge i heterospoja i heterospoja karakterizirani ravnošću atomske razine, uređenim rasporedom atoma i niskim kemijskim miješanjem. U ovoj studiji korištena je električna i magnetska karakterizacija na niskim temperaturama za karakterizaciju otpora i magnetskog momenta Fe3N/VN heterospojnica kao funkcije temperature u odnosu na magnetsko polje. Utvrđeno je da se temperatura supravodljivog prijelaza Fe3N/VN heterospojnice smanjuje za oko 1,5 K, a i Ginzburg-Landauova duljina koherencije i srednji slobodni raspon rastu za oko 20%, pod utjecajem feromagnetskog Fe3N. Ispod temperature niskog polja i supravodljivog prijelaza, magnetski moment zasićenja, koercitivno polje i supravodljivo kritično polje Fe3N/VN heterospojnice rastu, što sugerira da bi mogao postojati neto magnetski moment uveden Fe3N efektom bliskog susjeda u VN međufazu sloj.
Nadalje, ova studija koristi neutronski spektrometar Kineskog izvora raspršenih neutrona za mjerenje spektra refleksije polariziranih neutrona Fe3N/VN heterospojova. Pokazano je da neto magnetski moment od oko 60,3 ± 2,4 kA/m postoji u području od oko 5 nm u blizini sučelja u VN filmu. U isto vrijeme, smjer ovog magnetskog momenta je usklađen sa smjerom magnetskog momenta u feromagnetskim tankim filmovima. Utvrđeno je da sučelje VN ima neto magnetski moment samo kada je VN u supravodljivom stanju, kao što pokazuju spektri refleksije polariziranih neutrona s promjenjivom temperaturom i magnetskim poljem. Ovo nenormalno magnetsko obilježje međupovršine razlikuje se od prošlog zakona antiparalelnog poravnanja spina na sučeljima oksida YBa2Cu3O7/La1-xCaxMnO3 i sučeljima legura. Izračunima prvih principa utvrđeno je da sučelje Fe3N/VN ima d-orbitalnu rekonstrukciju i fenomen međupovršinskog prijenosa naboja, kao i da spinovi između iona prijelaznih metala zadovoljavaju Heisenbergovu spregu izravne izmjene, a konstanta sprege J je oko 4,28 meV . Ovaj rad promatra jedinstveni magnetski učinak najbližeg susjeda potpuno nitridnih supravodljivih/feromagnetskih heterosučelja i koristan je za konstrukciju supravodljivih spintroničkih uređaja u. Rad je bio ključan u konstrukciji supravodljivih spintroničkih uređaja, kao što je trostruka superstruja spin ventili i "π" Josephsonovi spojevi.
Povezani rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu National Science Review pod naslovom Sintropsko poravnanje spina na granici između feromagnetskih i supravodljivih nitrida. Ovaj rad je podržan posebnim projektom "Kvantna regulacija i kvantne informacije" Nacionalnog ključnog programa za istraživanje i razvoj Kine, Zajedničkog fonda za regionalne inovacije i razvoj i Izvornog istraživačkog programa Nacionalne zaklade za prirodne znanosti Kine, Stable Program potpore za mlade timove u temeljnim istraživanjima i Posebni asistentski program Kineske akademije znanosti, te Postdoktorska stipendija Kine, među ostalima.
