Рефераты
Алмаз — сверхпроводник
Чистый алмаз — изолятор, легирование бором делает его полупроводником p‑типа. При высокой концентрации бора алмаз становится проводником, а при температуре жидкого гелия — сверхпроводником. Сильно легированные бором сверхпроводящие алмазы были впервые синтезированы в системе C—B (графит — бор) при 8—9 ГПа и температурах выше 2300 К. Бор не традиционный катализатор для синтеза алмаза, традиционны Fe, Co, Ni, но с ними сверхпроводящие алмазы не получаются. Синтезу сверхпроводящих алмазов, содержащих бор, в расплавах этих металлов мешает то, что они легко образуют соединения с бором — бориды. Это не даёт достичь высокой степени легирования алмаза бором.
Исследователи из ФИАН им. П. Н. Лебедева и Института физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина РАН (г. Троицк) проверили возможность сильного легирования алмаза бором в расплавах Cu и Au, не образующих боридов. Синтез проводили в графитовой капсуле, её нагрев пропусканием тока позволяет определить температуру начала синтеза алмаза по увеличению сопротивления. Превращение графита в алмаз на границе графита со смесью золота или меди с бором стартует при 1770 и 1620 K соответственно. Температуры близки температурам плавления Au (1800 K) и Cu (1620 K), оценённым экстраполяцией известных экспериментальных зависимостей на давление 8,5 ГПа. Этот удивительный факт согласуется с известной гипотезой о появлении алмазообразующих свойств у расплавов двойных систем с донорно-акцепторным механизмом взаимодействия компонентов, которые по отдельности не являются катализаторами превращения графита в алмаз.
То, что образование алмаза из графита начинается при относительно невысоких температурах 1620—1770 K, открывает возможности промышленного получения монокристаллов со сверхпроводящими свойствами. Переход в сверхпроводящее состояние полученных образцов поликристаллов алмаза стартует при 4,5 K и заканчивается при 2,5 K.