Synthesis of Superconducting Boron-Doped Diamond in Carbon and Boron Solutions in Molten Gold and Copper

E. A. Еkimov; Екимов Е. А.; V. A. Sidorov; Сидоров В. А.; R. A. Khmel’nitskii; Хмельницкий Р. А.; S. G. Lyapin; Ляпин С. Г.

doi:10.31857/S0002337X23090038

Синтез сверхпроводящих легированных бором алмазов в растворе углерода и бора в расплавах золота и меди

Авторы: Екимов Е.А.¹, Сидоров В.А.², Хмельницкий Р.А.³, Ляпин С.Г.²
Учреждения:
1. Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина РАН
2. Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина Российской академии наук
3. Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук
Выпуск: Том 59, № 9 (2023)
Страницы: 959-965
Раздел: Статьи
URL: https://bakhtiniada.ru/0002-337X/article/view/249379
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23090038
EDN: https://elibrary.ru/GFHCWK
ID: 249379

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Впервые не образующие боридов ростовые системы Au–B–С и Cu–B–C были использованы для синтеза легированных бором сверхпроводящих алмазов. В этих системах превращение графита в алмаз происходит при давлениях 8–9 ГПа и температурах 1620–1770 K, доступных для массового производства. Предполагается, что присутствие бора в расплавах ответственно за снижение температуры синтеза в расплаве меди и появление алмазообразующей способности расплава на основе золота. Синтезированные алмазы демонстрируют металлический характер проводимости при обычных температурах и переход в сверхпроводящее состояние при 4.5–2.5 K.

Ключевые слова

сверхпроводимость, алмаз, синтез, бор, золото, медь

Список литературы

Vishnevskii A.S., Gontar A.G., Torishnii V.I., Shul’zhenko A.A. Electrical Conductivity of Heavily Doped p-Type Diamond // Sov. Phys. Semicond.1981. V. 15. P. 659−661.
Ekimov E.A., Sidorov V.A., Bauer E.D., Mel’nik N.N., Curro N.J., Thompson J.D., Stishov S.M. Superconductivity in Diamond // Nature 2004. V. 428. P. 542–545. https://doi.org/10.1038/nature02449
Takano Y., Nagao M., Kobayashi K., Umezawa H., Sakaguchi I., Tachiki M. et al. Superconductivity in Diamond Thin Films Well Above Liquid Helium Temperature // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 2851–2853. https://doi.org/10.1063/1.1802389
Bustarret E., Kacmarcik J., Marcenat C., Gheeraert E., Cytermann C., Marcus J. et al. Dependence of the Superconducting Transition Temperature on the Doping Level in Single-Crystalline Diamond Films // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 93. P. 237005. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.237005
Ekimov E.A., Sidorov V.A., Zoteev A., Lebed Yu.B., Thomson J.D., Stishov S.M. Structure and Superconductivity of Isotope-Enriched Boron-Doped Diamond // Sci. Technol. Adv. Mater. 2008. V. 9. P. 044210. https://doi.org/10.1088/1468-6996/9/4/044210
Blank V.D., Buga S.G., Terentiev S.A., Kuznetsov M.S., Nosukhin S.A., Krechetov A.V. et al. Low-Temperature Electrical Conductivity of Heavily Boron-Doped Diamond Single Crystals // Phys. Status Solidi B. 2007. V. 244. P. 413–417. https://doi.org/10.1002/pssb.200672526
Polyakov S.N., Denisov V.N., Mavrin B.N., Kirichenko A.N., Kuznetsov M.S., Martyushov S.Y. et al. Formation of Boron-Carbon Nanosheets and Bilayers in Boron-Doped Diamond: Origin of Metallicity and Superconductivity // Nanoscale Res. Lett. 2016. V. 11. P. 11. https://doi.org/10.1186/s11671-015-1215-6
Ekimov E.A., Sidorov V.A., Maslakov K.I., Sirotinkin B.P., Krotova M.D., Pleskov Y.V. Influence of Growth Medium Composition on the Incorporation of Boron in HPHT Diamond // Diamond Relat. Mater. 2018. V. 89. P. 101–107. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2018.08.010
Kanda H., Akaishi M., Yamaoka S. New Catalysts for Diamond Growth under High Pressure and High Temperature // Appl. Phys. Lett. 1994. V. 65. P. 784–786. https://doi.org/10.1063/1.112230
Singhal S.K., Kanda H. Temperature Dependence of Growth of Diamond from a Cu–C System under High Pressure // J. Cryst. Growth. 1995. V. 154. P. 297–302. https://doi.org/10.1016/0022-0248(95)00200-6
Kupriyanov I.N., Khokhryakov A.F., Borzdov Y.M., Palyanov Y.N. HPHT Growth and Characterization of Diamond from a Copper-Carbon System // Diamond Relat. Mater. 2016. V. 69. P. 198–206. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2016.09.009
Wakatsuki M. New Catalysts for Synthesis of Diamond // Jpn. J. Appl. Phys. 1966. V. 5. P. 337. https://doi.org/10.1143/JJAP.5.337
Тонков Е.Ю. Фазовые превращения соединений при высоком давлении. Справочник в 2-х книгах / Под ред. д. ф. м. н. Понятовского Е.Г. М.: Металлургия, 1988.
Pelleg J., Rotman M., Sinder M. Borides of Ag and Au Prepared by Magnetron Sputtering // Physica C. 2007. V. 466. P. 61–64. https://doi.org/10.1016/j.physc.2007.06.009
Wald F., Stormont R.W. Investigations on the Constitution of Certain Binary Boron-Metal Systems // J. Less- Common. Met. 1965. V. 9. P. 423–433. https://doi.org/10.1016/0022-5088(65)90126-8
Ahn J.H., Oh S. High-Energy Ball-Milling for the Synthesis of Ag–B Superconducting Materials // J. Alloys Compd. 2010. V. 504. P. S292–S294. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.03.033
Ozisik H.B., Colakoglu K., Deligoz E. First-Principles Study of Structural and Mechanical Properties of AgB2 and AuB2 Compounds under Pressure // Comput. Mater. Sci. 2012. V. 51. P. 83–90. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2011.07.043
Bundy F.P. Diamond Synthesis with Non-Conventional Catalyst-Solvents // Nature. 1973. V. 241. P. 116–118. https://doi.org/10.1038/241116a0