| cyqdesign | 2017-12-21 17:08 |
科学家利用自旋电流实现了超导特性的控制[attachment=80998] 上图所示是自旋极化的铬（Cr）尖端在C2磁性超导区被扫描的情况，在背景中（图像的右和底部区域）的电子对，表现为耦合的红色球体。自旋极化电流的局部诱导C4反铁磁序（黄色和蓝色），保持稳定地记录尖上留下的痕迹。另一方面，当该区域在特定的较高温度下进行热处理时，C4顺序可以被擦除。因为这个C4不能支持电子能带结构的典型FEAS配对的自旋涨落，超导电性会被被抑制，说明方区电子对的破坏。 在这项工作中研究过的铁系超导体，是几种具有吸引力的材料之一，它们能够在一定温度下进行几乎零电阻的导电。科学家们仍在研究复杂的原子级细节，这些细节是这些材料的电子和磁性行为的基础。铁材料，特别是，是众所周知的显示有趣的现象有关的共同存在的超导和磁性状态。 在这里，研究人员研究了一种由锶化合物（Sr）、钒（V）、氧（O）、铁（Fe）、砷（As），与结构由交替的FeAs和 Sr2VO3材料层。他们利用扫描隧道显微镜探讨了其磁性和电子性质与自旋极化的特性情况，这一个装置，通过一个只有几个原子宽的放置在样品表面原子锋利金属尖实现。针尖和样品不接触，但是其近距离尺度为量子尺度，使它们之间施加的偏置电压导致电流在针尖和样品之间流动。在这种情况下，电流是自旋极化的，这意味着它的电子趋向于具有相同的自旋，这是一个电子的微小磁场，像一个磁棒一样指向“向上”或“向下”。 通常情况下，这种材料的结构层是强烈的超导，并偏好一定的磁序，称为C2，这指的是其原子的磁场（这是因为，反过来对应于电子自旋）的排列。扫描隧道显微镜的扫描结果表明，注入自旋极化电流，当足够高时，会导致不同的磁序即C4出现在结构层。在相同的局部区域，超导性神奇地消失了。 “据我们所知，我们的研究是探讨这一类控制的直接实验空间观测的第一份报告，以及磁性与超导电性之间的关系的第一个原子尺度的示范，”论文的通讯作者，Jhinhwan Lee说，他是在韩国科学技术高级研究院的一位物理学家。 李和他的团队推出了新的方式来利用扫描隧道显微镜观察反铁磁性的铬（Cr）的尖端。反铁磁材料，其原子的磁场是有序交替升降的模式，它有一个最小的杂散磁场，可以在不经意间改变超导电性。他们比较了这些Cr材料尖端扫描那些采取非偏振的钨的情况。在低偏压下，表面扫描定性相同。但是，使用Cr尖端随着电压的增加，其表面开始变化，出现了C4磁性对称性。C4甚至当电压降低时仍存在，虽然热退火处理超过特定温度时，FeAs层的任何磁有序消失时会C4磁序被抹除。 为了研究C4磁性和超导电性的抑制之间的关系，李和他的团队进行了高分辨率的扫描隧道显微镜的 C4测试，并与他们的模拟进行比较。结果使他们提出了一种可能的解释：C4态的低能自旋涨落不能调解电子间的配对。这是至关重要的，因为这对电子，无视它们相互排斥的自然属性，导致超导电性。 自旋涨落配对是铁超导体中电子配对的一种理论；另一组理论认为电子轨道的涨落是关键。李和他的小组认为他们的结果似乎支持前者，至少在超导体中是这样的。 “我们的研究结果可以扩展到未来研究磁性与超导电性的使用自旋极化和非极化的电流控制，从而实现新型的反铁磁存储器件，利用晶体管控制超导电性，”李说。  原文来源：https://phys.org/news/2017-12-scientists-superconductivity-currents.html（实验帮译）
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