超伝導ボロンドープダイヤモンドにおける金属-非金属転移と超伝導

超导掺硼金刚石中的金属-非金属转变和超导性

• 批准号: 19014018
• 负责人: 高野 義彦
• 金额: $ 4.22万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19014018/
• 关键词: 超伝導; 半導体; ダイヤモンド; 薄膜; ホウ素; ドープ; 金属; 絶縁体; 絶緑体; 転移; 光電子分光; 低温

ダイヤモンドの超伝導は半導体に起こる珍しい超伝導体である。マイクロ波CVD法でホウ素濃度を制御した薄膜試料を作製し、そのホウ素濃度と金属絶縁体転移の関係を検討した。これまでの実験で、超伝導転移温が超薄膜の場合低くなってしまい、Tcの不均一性があった。そのため金属絶縁体転移の濃度を決定することが難しかった。最近、40nmの超薄膜でもバルク並みのTcが得られるようになり、均一な膜による金属絶縁体転移を3He冷凍機で検討した。ホウ素濃度にして3e20cm-3から金属的伝導が現れ、ほぼ同時に超伝導転移が発現することが分かった。Tcは膜厚と共に増加し、膜厚が約100nmを超えるとTcはバルク並になり一定になることを見出した。超薄膜でTcが下がる理由社、基板による圧力効果や超伝導の薄膜効果があるものと考えられるが詳しいことは検討中である。3He冷凍機を用いた低温、超高真空走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて、最低温度T=0.35Kにおいて走査トンネル分光(STS)測定を行った。Tc=5K程度の(110)配向エピタキシャル薄膜を中心に実験を行った結果、コヒーレンスピークが鋭い明瞭な超伝導スペクトルを得た。また、磁場中でSTS測定を行うことやボロンドープダイヤモンドにおける渦糸量子の観測に成功し、渦糸グラス状態が実現していることを明らかにした。

Youdaoplaceholder0 ヤモ ヤモ ド ド <s:1> super伝 conductive semiconductor に る る る rare <s:1> super伝 conductor である. マ イ ク ロ wave CVD method で ホ ウ element concentration を suppression し た film sample を as し, そ の ホ ウ element concentration と metal never try body move planning の masato is を beg し 検 た. <s:1> れまで <s:1> experimental で, ultra-伝 conductivity 転 temperature shift が ultrathin film <e:1> low くなって ま ま ま ま, Tc <s:1> non-homogeneity があった. Youdaoplaceholder0 ため ため the concentration of metal atoms 転 is determined by を the する とが とが とが is difficult to とが った. Recently, 40 nm の ultrathin membrane で も バ ル ク and み の Tc が have ら れ る よ う に な り, uniform な membrane に よ る metal never try body move planning を 3 he refrigerator で beg し 検 た. ホ ウ element concentration に し て e20cm 3-3 か ら metal 伝 が れ now, ほ ぼ に super 伝 guide planning at the same time move が 発 now す る こ と が points か っ た. Tc は film thickness と に raised し, film about 100 nm thick が を super え る と Tc は バ ル ク and に な り certain に な る こ と を shows し た. Ultrathin membrane under で Tc が が る reason club, substrate に よ る pressure working fruit や 伝 guide の films was sharper fruit が あ る も の と exam え ら れ る が detailed し い こ と は 検 beg in で あ る. 3 he refrigerator を with い た low temperature, ultra high vacuum walkthrough ト ン ネ ル 顕 micro mirror (STM) を い て, lowest temperature T = 0.35 K に お い て walkthrough ト ン ネ ル spectral line (STS) を っ た. Degree of Tc = 5 k の (110) with your エ ピ タ キ シ ャ ル film を center に be 験 を line っ た results, コ ヒ ー レ ン ス ピ ー ク が sharp い clear な super 伝 guide ス ペ ク ト ル を た. ま た line, determination of magnetic field で STS を う こ と や ボ ロ ン ド ー プ ダ イ ヤ モ ン ド に お け る vortex si quantum の 観 に し success, vortex si グ ラ ス state が be presently し て い る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

Holes in the Valence Band of Superconducting Boron-Doped Diamond Film Studied by Soft X-ray Absorption and Emission Spectroscopy

用软X射线吸收和发射光谱研究超导掺硼金刚石薄膜的价带空穴

• 发表时间: 2008
• 期刊: J. Phys. Soc. Jpn. 77
• 作者: M. Hamaguchi;K. Aoyama;S. Asanuma;Y. Uesu;and T. Katsufuji;J. Nakamura
• 通讯作者: J. Nakamura

Characterization of boron-doped diamonds using 11B high-resolution NMR at high magnetic fields

在高磁场下使用 11B 高分辨率 NMR 表征掺硼金刚石

• 发表时间: 2008
• 期刊: DIAMOND AND RELATED MATERIALS 17
• 作者: Miwa Murakami Tadashi Shimizu;Masataka Tansho;Yoshihiko Takano;Satoshi Ishii;Evgeni A. Ekimov;Vladimir Sidorov;Hitoshi Sumiya;Hiroshi Kawarada;Kiyonori Takegoshi
• 通讯作者: Kiyonori Takegoshi

Surface Structure and Superconducting Energy Gap of Boron Doped Diamond Films Probed by STM/STS

STM/STS 探测掺硼金刚石薄膜的表面结构和超导能隙

• 发表时间: 2008
• 作者: T. Nishizaki;Y. Takano;M. Nagao;T. Takenouchi;H. Kawarada;N. Kobayashi
• 通讯作者: N. Kobayashi

ダイヤモンドの超伝導

金刚石超导性

• 发表时间: 2005
• 期刊: FSST NEWS,号:104,ページ:2-5,2005.1 104
• 作者: 高野義彦;川原田洋
• 通讯作者: 川原田洋

Superconducting properties of homoepitaxial CVD diamond

• DOI: 10.1016/j.diamond.2007.01.027
• 发表时间: 2007-04
• 期刊: Diamond and Related Materials
• 影响因子: 4.1
• 作者: Y. Takano;T. Takenouchi;S. Ishii;S. Ueda;T. Okutsu;I. Sakaguchi;H. Umezawa;H. Kawarada;M. Tachik