南京大學(xué)超導(dǎo)電子學(xué)研究所在人工自旋冰與超導(dǎo)異質(zhì)結(jié)構(gòu)器件研究中取得重要進展
第二類超導(dǎo)體中量子化磁通的運動行為對超導(dǎo)材料和器件的電磁輸運性質(zhì)起著關(guān)鍵作用。人為調(diào)控超導(dǎo)磁通量子的運動行為,不但可以有效提高超導(dǎo)體的臨界電流密度,還可實現(xiàn)具有新功能的超導(dǎo)電子器件,如超導(dǎo)磁通整流器、磁通二極管等。以往的磁通量子調(diào)控手段往往缺乏原位可調(diào)性,極大限制了相應(yīng)超導(dǎo)電子器件的應(yīng)用。近日,南京大學(xué)吳培亨院士領(lǐng)導(dǎo)的超導(dǎo)電子學(xué)研究所王永磊教授和王華兵教授研究團隊設(shè)計出了一種可調(diào)控的新型人工自旋冰與超導(dǎo)異質(zhì)結(jié)構(gòu)器件,不但實現(xiàn)了超導(dǎo)電性的原位開關(guān),還實現(xiàn)了可開關(guān)和可反轉(zhuǎn)的磁通霍爾效應(yīng)。 人工自旋冰是具有集體相互作用的納米小磁體陣列,其特殊的幾何排列使得系統(tǒng)具有很高的簡并度、新奇的低能激發(fā)態(tài)(如磁單極子)、豐富的相變和磁疇。近年來該團隊致力于人工自旋冰和超導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)器件等方面的研究,不但設(shè)計出了可擦寫的人工自旋冰,并且于國際上首次設(shè)計和制備出了人工自旋冰與超導(dǎo)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)器件,實現(xiàn)了可調(diào)控的超導(dǎo)磁通阻挫效應(yīng)和磁通整流效應(yīng)。近日該團隊又設(shè)計出了一種基于風(fēng)車型人工自旋冰與超導(dǎo)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)器件,利用風(fēng)車型人工自旋冰易于調(diào)控的鏈條狀磁荷結(jié)構(gòu),以及磁荷與超導(dǎo)磁通量子間的強耦合作用,實現(xiàn)了對超導(dǎo)磁通運動的原位操控,展示了超導(dǎo)零電阻態(tài)與耗散態(tài)之間的原位開關(guān),同時實現(xiàn)了可編程的磁通霍爾效應(yīng)。
南京大學(xué)
2021-02-01