1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 59, № 9, 2023

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 9, стр. 959-965

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

Е. А. Екимов 1, *, В. А. Сидоров 1, Р. А. Хмельницкий 2, С. Г. Ляпин 1

1 Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина Российской академии наук
108840 Москва, Троицк, Калужское ш., 14, стр. 2, Россия

2 Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук
119991 Москва, Ленинский пр., 53, Россия

* E-mail: ekimov@hppi.troitsk.ru

Поступила в редакцию 18.05.2023
После доработки 29.08.2023
Принята к публикации 30.08.2023

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

  1. 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.

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. 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

  6. 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

  7. 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

  8. 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

  9. 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

  10. 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

  11. 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

  12. 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

  13. 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.

  14. 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

  15. 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

  16. 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

  17. 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

  18. Bundy F.P. Diamond Synthesis with Non-Conventional Catalyst-Solvents // Nature. 1973. V. 241. P. 116–118. https://doi.org/10.1038/241116a0

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал