Vmesnik med superprevodnikom (S) in feromagnetom (F) je vroča točka v fiziki kondenzirane snovi. Medfazna sklopitev med obema povzroči bolj zanimive fizikalne pojave. Magnetni učinek bližnjega soseda na S/F vmesniku povzroči izmenjava interakcij med elektronskimi vrtljaji na obeh straneh vmesnika, kar vodi do zatiranja magnetnega reda oz. pojav nekonvencionalne superprevodnosti. Ko je magnetni material v neposredni bližini superprevodnika, vstopi magnetno polje v območje le nekaj nanometrov v superprevodniku in uniči Cooperjeve pare, kar povzroči prostorske spremembe v superprevodnem obnašanju vmesnika in vpliva na makroskopske fizikalne lastnosti material na obeh straneh. Trenutno je superprevodna spintronika postala nastajajoče področje, ki igra pomembno vlogo pri realizaciji vrtilne logike in tehnologij shranjevanja brez disipacije.
Trenutno je osnovni mehanizem učinka magnetne bližine na vmesniku S/F v različnih materialnih sistemih sporen. Prej je bilo opaženo, da temperatura superprevodnega prehoda niha z debelino feromagnetne plasti v heterospojih S/F, sestavljenih iz kovinskih zlitin, kar kaže, da lahko obstaja poseben način prenosa superprevodnih parnih valov v tem sistemu zaradi močne izmenjave polje. Z razvojem naprednih tehnik priprave tankih filmov so raziskovalci začeli preučevati monokristalne oksidne S/F heterovmesnike, kot je vmesnik visokotemperaturnega superprevodnika (YBa2Cu3O7)/spin-polariziranega polmetalnega feromagneta (La1-xCaxMnO3). . Ugotovljeno je bilo, da ima vmesnik zmanjšan magnetni moment in spinski antiparalelizem ionov prehodne kovine na obeh straneh vmesnika, nanj pa vplivajo elektronsko stanje magnetne plasti, debelina S plasti in ne- enotna domenska struktura. Z opazovanjem zatiranja temperature superprevodnega prehoda, povečanja širine prehoda in lastnosti spin-ventila v heterospojih S/F so raziskovalci ugotovili, da bi ta posebna vrsta vmesnika lahko bila koristna pri razvoju superprevodnih spintronskih naprav.
Guo Erjia, raziskovalec na Inštitutu za fiziko Kitajske akademije znanosti, in Jin Kuijuan, akademik Kitajske akademije znanosti, sta pripravila heterospojnice Fe3N/VN na safirnih substratih s tehniko impulznega laserskega nanašanja s pomočjo radiofrekvenčnega dušika. (RFN) atomskega vira in opisali njihove strukture. Profili rentgenske difrakcije so pokazali, da sta filma Fe3N in VN rasla vzdolž<111>kristalno fazo in je imel dobro kristalno kakovost. Rezultati skeniranja s transmisijsko elektronsko mikroskopijo z visoko ločljivostjo kažejo, da so vmesniki med safirnim substratom in heterospoji ter heterospoji označeni s ploskostjo na atomski ravni, urejeno atomsko razporeditvijo in nizkim kemičnim mešanjem. Ta študija je uporabila električno in magnetno karakterizacijo pri nizkih temperaturah za karakterizacijo upora in magnetnega momenta heterospoj Fe3N/VN kot funkcije temperature v primerjavi z magnetnim poljem. Ugotovljeno je bilo, da se temperatura superprevodnega prehoda heterospojnice Fe3N/VN zmanjša za približno 1,5 K, Ginzburg-Landauova koherenčna dolžina in povprečno prosto območje pa se pod vplivom feromagnetnega Fe3N povečata za približno 20 %. Pod nizkopoljsko in superprevodno prehodno temperaturo se magnetni moment nasičenosti, prisilno polje in superprevodno kritično polje heterospojnice Fe3N/VN povečajo, kar kaže na to, da lahko pride do neto magnetnega momenta, ki ga uvede učinek bližnjega soseda Fe3N v meji VN plast.
Poleg tega ta študija uporablja nevtronski spektrometer kitajskega izvora razpršenih nevtronov za merjenje polariziranih nevtronskih odbojnih spektrov heterospojnic Fe3N/VN. Dokazano je, da neto magnetni moment približno 60,3 ± 2,4 kA/m obstaja v območju približno 5 nm blizu vmesnika v filmu VN. Hkrati je smer tega magnetnega momenta poravnana s smerjo magnetnega momenta v feromagnetnih tankih filmih. Ugotovljeno je bilo, da ima vmesnik VN neto magnetni moment le, ko je VN v superprevodnem stanju, kot kažejo spektri odboja polariziranih nevtronov s spremenljivo temperaturo in magnetnim poljem. Ta nenormalna medfazna magnetna značilnost se razlikuje od preteklega zakona protivzporedne poravnave vrtenja na oksidnih ploskvah YBa2Cu3O7/La1-xCaxMnO3 in ploskvah zlitin. Z izračuni prvih principov je bilo ugotovljeno, da ima vmesnik Fe3N/VN rekonstrukcijo d-orbite in pojav medfaznega prenosa naboja, prav tako pa vrtljaji med ioni prehodnih kovin zadoščajo Heisenbergovi neposredni izmenjavi, konstanta sklopitve J pa je približno 4,28 meV . To delo opazuje edinstven magnetni učinek najbližjega soseda popolnoma nitridnih superprevodnih/feromagnetnih heterovmesnikov in je uporabno za konstrukcijo superprevodnih spintroničnih naprav v Sloveniji. spin ventili in "π" Josephsonovi spoji.
Povezani rezultati raziskav so bili objavljeni v National Science Review pod naslovom Syntropic spin alignment at the vmesnik med feromagnetnimi in superprevodnimi nitridi. To delo je bilo podprto s posebnim projektom "Kvantna regulacija in kvantne informacije" nacionalnega ključnega raziskovalnega in razvojnega programa Kitajske, Skupnega sklada za regionalne inovacije in razvoj in izvirnega raziskovalnega programa Nacionalne naravoslovne fundacije Kitajske, Stable Med drugim podporni program za mlade skupine v temeljnih raziskavah in posebni asistentski program Kitajske akademije znanosti ter podoktorska štipendija Kitajske.
