सुपरकंडक्टर (S) और फेरोमैग्नेट (F) के बीच का इंटरफ़ेस संघनित पदार्थ भौतिकी में एक हॉट स्पॉट है। दोनों के बीच इंटरफेसियल युग्मन अधिक दिलचस्प भौतिक घटनाएँ उत्पन्न करता है। S/F इंटरफ़ेस पर चुंबकीय निकट-पड़ोसी प्रभाव इंटरफ़ेस के दोनों ओर इलेक्ट्रॉन स्पिन के बीच विनिमय इंटरैक्शन के कारण होता है, जिससे चुंबकीय क्रम का दमन होता है या अपरंपरागत सुपरकंडक्टिविटी का उदय होता है। जब कोई चुंबकीय पदार्थ सुपरकंडक्टर के करीब होता है, तो चुंबकीय क्षेत्र सुपरकंडक्टर के भीतर केवल कुछ नैनोमीटर के क्षेत्र में प्रवेश करता है और कूपर जोड़े को नष्ट कर देता है, जिसके परिणामस्वरूप इंटरफ़ेस के सुपरकंडक्टिंग व्यवहार में स्थानिक परिवर्तन होते हैं और दोनों तरफ सामग्री के मैक्रोस्कोपिक भौतिक गुणों को प्रभावित करते हैं। वर्तमान में, सुपरकंडक्टिंग स्पिनट्रॉनिक्स एक उभरता हुआ क्षेत्र बन गया है जो अपव्यय-मुक्त स्पिन तर्क और भंडारण प्रौद्योगिकियों को साकार करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
वर्तमान में, विभिन्न पदार्थ प्रणालियों में S/F इंटरफ़ेस पर चुंबकीय निकटता प्रभाव का अंतर्निहित तंत्र विवादास्पद है। पहले, यह देखा गया था कि धातु मिश्र धातुओं से बने S/F विषम जंक्शनों में सुपरकंडक्टिंग संक्रमण तापमान फेरोमैग्नेटिक परत की मोटाई के साथ दोलन करता है, यह सुझाव देता है कि मजबूत विनिमय क्षेत्र के कारण इस प्रणाली में सुपरकंडक्टिंग युग्मन तरंगों के संचरण का एक विशेष तरीका हो सकता है। उन्नत पतली-फिल्म तैयारी तकनीकों के विकास के साथ, शोधकर्ताओं ने उच्च-तापमान सुपरकंडक्टर (YBa2Cu3O7)/स्पिन-ध्रुवीकृत सेमीमेटेलिक फेरोमैग्नेट (La1-xCaxMnO3) इंटरफ़ेस जैसे एकल-क्रिस्टल ऑक्साइड S/F विषम इंटरफ़ेस का अध्ययन करना शुरू कर दिया है। यह पाया गया है कि इंटरफ़ेस में कम चुंबकीय क्षण और इंटरफ़ेस के दोनों ओर संक्रमण धातु आयनों की स्पिन एंटीपैरेललिज़्म है, और यह चुंबकीय परत की इलेक्ट्रॉनिक स्थिति, S परत की मोटाई और गैर-समान डोमेन संरचना से प्रभावित होता है। सुपरकंडक्टिंग संक्रमण तापमान के दमन, संक्रमण चौड़ाई में वृद्धि, और एस/एफ हेटेरोजंक्शन में स्पिन-वाल्व गुणों का अवलोकन करते हुए, शोधकर्ताओं ने पाया कि इस विशेष प्रकार का इंटरफेस सुपरकंडक्टिंग स्पिनट्रॉनिक उपकरणों के विकास में फायदेमंद हो सकता है।
चीनी विज्ञान अकादमी के भौतिकी संस्थान के शोधकर्ता गुओ एरजिया और चीनी विज्ञान अकादमी के शिक्षाविद् जिन कुइजुआन ने रेडियो आवृत्ति नाइट्रोजन (आरएफएन) परमाणु स्रोत की सहायता से स्पंदित लेजर जमाव तकनीक का उपयोग करते हुए नीलमणि सब्सट्रेट पर Fe3N/VN हेटेरोजंक्शन तैयार किए और उनकी संरचनाओं को चिह्नित किया। एक्स-रे विवर्तन प्रोफाइल से पता चला कि Fe3N और VN दोनों फिल्में नीलमणि सब्सट्रेट पर बढ़ीं।<111>क्रिस्टलीय चरण और अच्छी क्रिस्टलीय गुणवत्ता थी। उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के परिणाम बताते हैं कि नीलम सब्सट्रेट और विषम जंक्शनों और विषम जंक्शनों के बीच के इंटरफेस को परमाणु स्तर की समतलता, व्यवस्थित परमाणु व्यवस्था और कम रासायनिक मिश्रण की विशेषता है। इस अध्ययन में तापमान बनाम चुंबकीय क्षेत्र के एक फ़ंक्शन के रूप में Fe3N/VN विषम जंक्शनों के प्रतिरोध और चुंबकीय क्षण को चिह्नित करने के लिए कम तापमान पर विद्युत और चुंबकीय लक्षण वर्णन का उपयोग किया गया। यह पाया गया कि Fe3N/VN विषम जंक्शन का सुपरकंडक्टिंग संक्रमण तापमान लगभग 1.5 K कम हो जाता है, और गिन्ज़बर्ग-लैंडौ सुसंगतता लंबाई और औसत मुक्त सीमा दोनों लगभग 20% बढ़ जाती है, जो कि फेरोमैग्नेटिक Fe3N से प्रभावित होती है। निम्न क्षेत्र और अतिचालक संक्रमण तापमान के नीचे, Fe3N/VN विषमसंयोजन के संतृप्ति चुंबकीय आघूर्ण, बाध्यकारी क्षेत्र और अतिचालक क्रांतिक क्षेत्र में वृद्धि होती है, जो यह सुझाव देता है कि VN इंटरफेसियल परत में Fe3N निकट-पड़ोसी प्रभाव द्वारा प्रस्तुत शुद्ध चुंबकीय आघूर्ण हो सकता है।
इसके अलावा, यह अध्ययन Fe3N/VN विषम जंक्शनों के ध्रुवीकृत न्यूट्रॉन प्रतिबिंब स्पेक्ट्रा को मापने के लिए चाइना स्कैटर्ड न्यूट्रॉन स्रोत के न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करता है। यह दिखाया गया है कि VN फिल्म में इंटरफेस के पास लगभग 5 एनएम के क्षेत्र में लगभग 60.3 ± 2.4 kA/m का शुद्ध चुंबकीय क्षण मौजूद है। साथ ही, इस चुंबकीय क्षण की दिशा फेरोमैग्नेटिक पतली फिल्मों में चुंबकीय क्षण की दिशा के साथ संरेखित होती है। यह पाया गया है कि VN के इंटरफेस में शुद्ध चुंबकीय क्षण तभी होता है जब VN सुपरकंडक्टिंग अवस्था में होता है, जैसा कि परिवर्तनशील तापमान और चुंबकीय क्षेत्र के साथ ध्रुवीकृत न्यूट्रॉन प्रतिबिंब स्पेक्ट्रा द्वारा इंगित किया गया है। यह विषम इंटरफेसियल चुंबकीय विशेषता YBa2Cu3O7/La1-xCaxMnO3 ऑक्साइड इंटरफेस और मिश्र धातु इंटरफेस पर एंटी-समानांतर स्पिन संरेखण के पिछले कानून से अलग है। प्रथम-सिद्धांत गणनाओं से यह पाया गया है कि Fe3N/VN इंटरफ़ेस में d-ऑर्बिटल पुनर्निर्माण और इंटरफ़ेसियल चार्ज ट्रांसफर घटनाएँ हैं, साथ ही संक्रमण धातु आयनों के बीच स्पिन हाइज़ेनबर्ग प्रत्यक्ष विनिमय युग्मन को संतुष्ट करते हैं, और युग्मन स्थिरांक J लगभग 4.28 meV है। यह कार्य ऑल-नाइट्राइड सुपरकंडक्टिंग/फेरोमैग्नेटिक हेटेरोइंटरफेस के अद्वितीय चुंबकीय निकटतम-पड़ोसी प्रभाव को देखता है, और सुपरकंडक्टिंग स्पिनट्रॉनिक्स उपकरणों के निर्माण के लिए उपयोगी है। यह कार्य सुपरकंडक्टिंग स्पिनट्रॉनिक्स उपकरणों के निर्माण में सहायक रहा है, जैसे कि ट्रिपल सुपरकरंट स्पिन वाल्व और "π" जोसेफसन जंक्शन।
संबंधित शोध परिणाम नेशनल साइंस रिव्यू में फेरोमैग्नेटिक और सुपरकंडक्टिंग नाइट्राइड के बीच इंटरफेस पर सिंट्रोपिक स्पिन अलाइनमेंट शीर्षक के तहत प्रकाशित किए गए थे। इस कार्य को चीन के राष्ट्रीय प्रमुख अनुसंधान और विकास कार्यक्रम की "क्वांटम विनियमन और क्वांटम सूचना" विशेष परियोजना, क्षेत्रीय नवाचार और विकास के लिए संयुक्त निधि और चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन के मूल अन्वेषण कार्यक्रम, बुनियादी अनुसंधान में युवा टीमों के लिए स्थिर समर्थन कार्यक्रम और चीनी विज्ञान अकादमी के विशेष सहायक कार्यक्रम, और चीन की पोस्टडॉक्टरल फैलोशिप, आदि द्वारा समर्थित किया गया था।
