ダイヤモンド超伝導のメカニズム解明と基礎デバイスの開発
金刚石超导机理阐明及基础器件开发
基本信息
- 批准号:17654070
- 负责人:
- 金额:$ 2.11万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Exploratory Research
- 财政年份:2005
- 资助国家:日本
- 起止时间:2005 至 2006
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
ダイヤモンドは、5.5eVのバンドギャップを持つ半導体である。そこへ、ホウ素をドープしホールのキャリアを導入すると、ホウ素濃度=3x10^20cm-3で、金属-絶縁体転移を起こし、さらにキャリアを導入すると低温で超伝導が出現する。我々は、良質な試料を得るため、そして結晶方位と超伝導特性の関係を調べるため、(111)および(100)成長の単結晶薄膜の合成に成功した。(111)薄膜は、ホウ素濃度の上昇に伴い、超伝導転移温度が上昇し、8x10^21cm-3付近で、Tc onset=11.4Kの高い超伝導開始温度を示した。一方、(100)薄膜は、ホウ素濃度の上昇につれ超伝導転移温度は緩やかに上昇するものの超伝導は抑制されていて、(111)薄膜の半分程度の超伝導転移温度しか示さなかった。この違いは、どこから来るのであろうか。光電子分野やX線吸収スペクトル、ラマン散乱、NMR測定、バンド計算から、次のように検討した。NMR測定によると、ホウ素には二つのサイトがあり、一つは対照的なサイトにある単独のホウ素、もう一つは電場勾配があるサイトでおそらく水素とペアーを作っているホウ素である。CVD成長では一般に、ダイヤモンド薄膜に結晶成長時に、水素が取り込まれる。この水素は基本的にはインタースティシャルなサイトに居るものと思われるが、ホウ素が近くにあるとペアーを作る。バンド計算によると、このように、ホウ素水素ペアーを作ると、キャリアを打ち消していまい、ダイヤモンドバンドにキャリアを供給しない。そして、単独に置換サイトに取り込まれたホウ素だけがキャリアを導入すると考えられる。そこで、NMRスペクトルから単独のホウ素の割合を求め、これを有効なキャリア数と考えて、(111)薄膜と(100)薄膜の超伝導転移温度のホウ素濃度依存性をプロットすると、なんと一つの曲線に一致することが分かった。これらのことから、(111)および(100)薄膜の超伝導転移温度の違いは、有効なキャリア濃度の違いに起因すること。さらに、より高い超伝導転移温度を実現させるためには、水素の導入を抑制し、単独のホウ素の濃度を増加させることが重要であるものと思われる。
5.5eV semiconductor chip. When the metal is introduced into the atmosphere, the concentration of the metal is equal to 3x10^20cm-3, and the metal-insulator transition occurs at low temperatures. The relationship between crystal orientation and superconductivity was successfully adjusted and the synthesis of (111) and (100) grown crystalline thin films was successfully carried out. (111)The increase of the concentration of trace elements in the thin film was accompanied by an increase in the transition temperature of 8x10^21cm-3, Tc onset=11.4K, and a high transition onset temperature. On the one hand,(100) thin film, the increase of the concentration of the element, the transition temperature, the increase of the element concentration, the transition temperature, and the inhibition of the element concentration,(111) thin film, the transition temperature of the element concentration.この违いは、どこから来るのであろうか。Photoelectron separation, X-ray absorption, scattering, NMR measurement, calculation, and analysis NMR determination of the two elements, one element and the other element, the other element and the other element. CVD growth in general, film growth, water element selection The water element is the essence of life. For example, if you want to make a reservation, you can make a reservation. For example, if you want to buy a car, you can buy a car. For example, NMR spectra show that the transition temperature of (111) thin films and (100) thin films depends on the concentration of the element, and the curves of (111) thin films agree with each other. The temperature deviation of the superconductivity of the (111) and (100) thin films is due to the concentration deviation. In addition, the introduction of water and its concentration are inhibited, and the concentration of water and its concentration is increased.
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Superconductivity in polycrystalline diamond thin films
- DOI:10.1016/j.diamond.2005.08.014
- 发表时间:2005-07
- 期刊:
- 影响因子:4.1
- 作者:Y. Takano;M. Nagao;T. Takenouchi;H. Umezawa;I. Sakaguchi;M. Tachiki;H. Kawarada
- 通讯作者:Y. Takano;M. Nagao;T. Takenouchi;H. Umezawa;I. Sakaguchi;M. Tachiki;H. Kawarada
Origin of the metallic properties of heavily boron-doped superconducting diamond
- DOI:10.1038/nature04278
- 发表时间:2005-12-01
- 期刊:
- 影响因子:64.8
- 作者:Yokoya, T;Nakamura, T;Oguchi, T
- 通讯作者:Oguchi, T
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- DOI:10.1103/physrevlett.97.097002
- 发表时间:2006-02
- 期刊:
- 影响因子:8.6
- 作者:M. Ortolani;S. Lupi;L. Baldassarre;U. Schade;P. Calvani;Y. Takano;M. Nagao;T. Takenouchi;H. Kawarada
- 通讯作者:M. Ortolani;S. Lupi;L. Baldassarre;U. Schade;P. Calvani;Y. Takano;M. Nagao;T. Takenouchi;H. Kawarada
Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy Studies of Superconduc- ting Boron-doped Diamond Films
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- DOI:
- 发表时间:2006
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:T. Nishizaki;Y. Takano;M. Nagao;T. Takenouchi;H. Kawarada;N. Kobayashi
- 通讯作者:N. Kobayashi
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