Mechanismus supravodivosti v borem legovaném diamantu

Diamant legovaný borem je materiál slibný pro různé aplikace v biologii a elektrochemii, který vykazuje pozoruhodné transportní vlastnosti včetně supravodivosti. Porozumění mechanismu elektronového transportu v tomto materiálu je zajímavý fyzikální problém, jehož vyřešení má význam jak aplikační, tak i jako vodítko pro studium jiných supravodičů. V nanokrystalickém diamantu obsahujícím cca 1 at. % boru jsme zkoumali elektrickou vodivost v oboru teplot 1,2-400 K. Materiál vykazoval přechod do supravodivého stavu u asi 1,7 K. Analýzou teplotní závislosti měrného odporu nad supravodivým přechodem jsme ukázali, že vodivost je kontrolována rozpadem tzv. slabě lokalizovaných elektronových, resp. děrových orbit. Tento poznatek vedl k navržení modelu nekonvenční supravodivosti, podle nějž je za přechod do supravodivého stavu zodpovědné párování slabě lokalizovaných děr, přičemž přitažlivá interakce je řízena mechanismem překlápění spinů.

Závislost měrného elektrického odporu borem legovaného nanokrystalického diamantu (B−NCD) na teplotě. Pod teplotou zhruba 3 K se zjišťuje prudký pokles odporu, který odpovídá přechodu do supravodivého stavu. Chování teplotní závislosti nad přechodem (slabý vzrůst odporu s klesající teplotou) se výrazně liší od křivek pozorovaných na běžných supravodičích jako je olovo (červená křivka na vloženém obrázku). Právě odlišný průběh teplotní závislosti měrného odporu nad supravodivým přechodem je významným indikátorem toho, že supravodivost v borem legovaném diamantu je řízena nekonvenčním mechanismem.

Literatura

J. J. Mareš, P. Hubík, J. Krištofik, and M. Nesládek
Selected topics related to the transport and superconductivity in boron-doped diamond
Science and Technology of Advanced Materials 9 (2008) 044101 (6pp).