För mer än ett decennium sedan, forskare upptäckte att när de tillsatte bor till kolstrukturen i diamant, kombinationen var supraledande. Sedan dess, växande intresse har genererats för att förstå dessa supraledande egenskaper.
Med detta intresse, en forskargrupp i Indien fokuserade på en Fano-resonans i en starkt bor-dopad diamant (BDD) som involverar diamantens vibrationssätt. Forskarna, från Indian Institute of Technology Madras, rapportera sina resultat denna vecka i Tillämpad fysikbokstäver .
Vid undersökning av vibrationsegenskaperna hos BDD -filmer, forskarna använde Ramanspridning och presenterade en omfattande analys av Fano -effekten som en funktion av borkoncentrationen och excitationsfrekvensen som används i Raman -mätningen.
Fano -effekt
Fano -resonansen i en diamant kan ses i Ramans spridning, som är en resonansspridning av ljus som involverar en infallande foton som interagerar med ett vibrationsläge för diamanten och i processen förskjuter fotonenergin, och därför dess frekvens, upp eller ner med energin i vibrationsläget. Störning mellan spridning från en diskret övergång som zoncentralens vibrationsläge i diamant, och det från en kontinuumbakgrund som härrör från det borinducerade föroreningsbandet, producerar en asymmetrisk formad signal som kallas en Fano-resonans.
"Fano-parametrisering är ett genomtänkt experiment av oss för att förstå arten av föroreningsbandets utveckling med bordopning som leder till supraledning i diamant, "sa Ramachandra Rao, medförfattare till tidningen. "Vårt mål var att få en djupare förståelse av ljusets interaktion med föroreningsbandet genom att variera borkoncentrationerna i diamantfilmer och även genom att använda olika laserexcitationer."
"En ökning av borkoncentrationer ökar orenhetens bandbredd, "sade Dinesh Kumar, tidningens första författare. "Fano -resonansen är känslig för förändringar i föroreningsbandbredden som orsakas av den ökade borkoncentrationen i BDD."
Gruppen tittade noga på samspelet, systematiskt studera starkt dopade prover i halvledande och supraledande regimer med hjälp av ultravioletta och synliga våglängder hos laserexcitationskällorna för Raman -mätningen.
Den asymmetriska Fano -linjeformen avslöjade att fasskiftet i diamant genomgår en anmärkningsvärd förändring som kan ställas in antingen genom orenhetsbandbredden eller spridningsfrekvensen.
Att nå en högre temperatur
Forskarna ville också få bättre förståelse för sambandet mellan dopning och supraledning för att lära sig hur den superledande övergångstemperaturen i BDD kan ökas.
Superledare erbjuder inget elektriskt motstånd mot strömmen. För att nå detta tillstånd, dock, materialen måste vanligtvis vara i extremt kalla temperaturer, nära absolut noll. Under de senaste 10 åren har den supraledande övergångstemperaturen i diamant ökat och är nu nära 10 kelvin (eller cirka -263 grader Celsius). Detta är mycket mindre än det teoretiskt förutspådda värdet på 55 K.
Medan 55 K fortfarande är för lågt för praktiska tillämpningar, förstå varför BDD:s övergångstemperatur är så långt under den teoretiska gränsen kan ge insikter om hur man kan förbättra övergångstemperaturerna för andra superledare. Att höja temperaturen i BDD är fortfarande ett problem i dopningsprocessen, under vilken forskare oavsiktligt skadar strukturen på diamantgitteret.
"På grund av kraftig bordopning, diamantgitteret genomgår en komplex transformation som resulterar i en ökning av störningen i systemet, vilket är skadligt för de supraledande egenskaperna. Vi har utforskat detta problem ingående genom att justera borkoncentrationen i denna studie, "Sa Rao.
