量子材料中的场致超导
当施加的磁场增加或诱发超导性时,就会发生场诱发超导性。在《科学进展》杂志上发表的一份新报告中,JoshuaJ.Sanchez和一组科学家将应力用作场可调谐超导状态和鲁棒非场可调谐状态之间的切换,以标志着应变可调谐超导的首次演示具有无限磁阻的自旋阀。
科学家们结合了可调单轴应力,并在铁磁超导体上施加磁场,以改变场引起的零电阻温度。利用X射线衍射和应力下的光谱测量,研究小组提出场致超导的起源是由一种称为偶极折叠的新机制产生的。
凝聚态物理中的量子材料
通过调整参数,可以在量子材料中不同的电子相之间进行切换,以显示它们如何相互作用,从而推动技术发展。一个重要发展的领域包括铁磁性和超导性,它们的对抗相互作用导致了不寻常的现象,包括磁涡流和自旋极化超电流,作为节能数据存储的有前途的方法。
研究人员将大量注意力集中在围绕超导层的超导自旋阀上,以实现低能量耗散信息技术。此类技术的发展可能会受到实施它们所需的极低温度的限制。
除了人工异质结构之外,少数单晶材料还表现出场致超导性、熔融掺杂超导体和有机超导体。在这些材料和薄膜超导自旋阀中,零电阻温度低于1开尔文,从而限制了它们的实际应用。
薄膜超导
在这些材料中,以及在薄膜超导自旋阀中,零电阻温度低于1开尔文,这会限制它们的实际应用。目前,场致超导的潜在机制仍有待确定,该效应可以提高温度。
在这项工作中,桑切斯等人。在施加单轴应力的情况下,在不同温度下12%共掺杂超导材料中显示出场致超导性。该值提供了任何材料中磁场感应超导性的最高报告温度。掺杂材料作为自然生长的薄膜超导自旋阀结构存在,具有交替的铁磁层和超导层。
该团队将同步加速器X射线方法与输运测量相结合,以显示应变调谐能力和场调谐特性作为独立超导的特征而存在。
桑切斯和同事将应变可调性与高温和低开关场相结合,为潜在的超导自旋电子学应用创建了一个现有平台。他们进一步进行了密度泛函理论计算,以突出铁磁和反铁磁交换相互作用,以解开与铁磁体共存的谜团。
该团队打算探索如何在包括二维系统在内的其他系统中实现这种机制。
场致超导
在这些实验中,科学家们在锡熔剂中生长了含有12%共掺杂材料的单晶,并注意到非化学计量生长成分如何产生具有更高超导转变温度的样品。他们从不同的生长批次中选择样品并进行相同的制备,以更好地比较电阻率的场和应变调谐。在实验过程中,研究小组分别将样品冷却到超导温度和铁磁温度。
进行这些测量后,团队将样品安装到单轴应力装置上以测量电阻率和应变范围。当他们在固定温度应力下施加场时,他们构建了超导应变场可调相图。
研究小组注意到零应变下温度窗口内场致超导的可及性。随着温度的降低,磁矩增加导致铁磁性对超导性的影响更大。
应变和磁场——超导的调节旋钮
为了确定应变和磁场的独立性以调节超导性并解决场致超导的机制,Sanchez及其同事在施加应变下进行了输运测量,同时在先进光子源处进行了X射线衍射或X射线磁圆二色性测量。X射线衍射提供了一种在荧光模式下研究具有元素特定磁信息的铁磁超导体的强大方法。
然后,该团队通过与应变可调向列性和相关铁磁序的竞争,有效地调整了超导性。研究小组注意到场致超导性,其中窄应变范围允许场致超导性。此后,为了研究场致超导的起源,研究人员同时进行了电阻率和X射线测量,以独立调整超导的参数。
研究人员将反铁磁母体化合物作为金属矩之间的强双二次相互作用,以表现出大的磁结构耦合。在这项工作中,研究小组注意到外部场引起的塞曼分裂以促进超导。超导性和铁磁性的共存是相关材料的另一个显着特征。
外表
通过这种方式,JoshuaJSanchez及其同事通过结合X射线衍射、X射线圆二色性和输运测量,展示了一系列温度之间的场致超导性,以展示应变和磁场如何促进独立调谐旋钮。
该系统的高可调性导致超导相、向列相和铁磁相同时共存。科学家们预计,在高温超导性和铁磁性之间实现完美平衡的材料中,可以实现更高的场诱导超导温度。
未来的研究可以通过研究自旋极化程度和穿过场可调磁性层时的自旋三重态配对来评估材料进行超导自旋电子学应用的能力或潜力。
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