• Российские ученые разработали модель сверхпроводящего спинового вентиля, способного работать в трех режимах.
• Такая структура открывает новые возможности для электрически управляемой сверхпроводящей спинтроники.
• В перспективе это позволит разрабатывать энергоэффективную электронику, сенсоры и квантовые устройства.
• Сверхпроводящая спинтроника объединяет управление спином электрона с возможностью проводить ток без сопротивления.
• Устройства на основе сверхпроводящей спинтроники имеют ограничение в режиме работы, который жестко задается свойствами материалов и геометрией структуры.
• Исследователи из МФТИ разработали теоретическую модель сверхпроводящего спинового вентиля на основе вандерваальсовой гетероструктуры.
• Работа опубликована в журнале Physical Review B.
• Исследование поддержано Российским научным фондом и Министерством науки и высшего образования РФ.
• Устройство состоит из сверхпроводящего монослоя, расположенного между двумя ферромагнитными монослоями.
• Спиновый вентиль работает как переключатель сверхпроводящего состояния, зависящего от взаимной ориентации намагниченности ферромагнитных слоев.
• Режим работы вентиля можно переключать с помощью затворного напряжения, что позволяет создавать универсальную и электрически управляемую платформу для сверхпроводящей спинтроники.

Такое устройство состоит из сверхпроводящего монослоя, расположенного между двумя ферромагнитными монослоями (F/S/F). Сверхпроводимость в этой структуре зависит от взаимной ориентации намагниченности в ферромагнитных слоях: при одних ориентациях она подавляется сильнее, при других слабее. Поэтому спиновый вентиль работает как переключатель сверхпроводящего состояния. Он называется «спиновым», потому что намагниченность ферромагнетиков связана с упорядочением спинов электронов — их фундаментального квантового свойства, которое можно представить как собственный магнитный момент частицы. Если к верхнему и нижнему ферромагнитным слоям приложить затворное напряжение, можно менять их электронные свойства, то есть химические потенциалы. Так становится возможным переключать режим работы всего вентиля: в разных режимах сверхпроводимость подавляется по-разному.