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俄国科学家研制出超导金刚石

俄国科学家研制出超导金刚石

发布日期：2006-9-28 9:48:49

俄国科学家最近制备出一种掺硼金刚石，这种金刚石因具有特殊的超导特性而引起了科学家的极大兴趣。

金刚石原是电绝缘体，硬度极高，导热性比铜好，这些优良性能源于它所具有的特殊结构和共价键。如果在金刚石中掺入其他元素作为载流子，它又会变成电导体。硼原子比碳原子少一个电子，在金刚石中能产生一个有效空穴，成为电荷受体，由硼原子引入的空穴所产生的受体能级位于金刚石的价带顶端，距离导带约5.5电子伏处。硼与其他潜在的掺杂元素相比，原子半径小，易于进入金刚石晶格中，并容易获得较高的掺杂浓度。掺硼金刚石的电子传导研究表明，当硼原子浓度n≈1017～1019/厘米3时，产生活化能大约为0.35电子伏的半导电性。随着硼浓度增高，活化能将逐渐减小，当n≥1020/厘米3时，掺硼金刚石显示出类金属行为，数值1020被称为绝缘体-金属转变浓度。

科学家将B4C和石墨在高温（2500 ～2800K）、高压（约1010Pa）下进行反应，得到直径1～2毫米并具有类金属光泽的多晶团簇，生成的掺硼金刚石晶粒的直径只有几微米，而电阻率、磁导率、比热等物理性能的测试表明，掺硼金刚石属于II型超导体，在低于超导转变温度Tc≈4K时显示出超导性质。金刚石型结构的碳的超导性质的发现提示科学家，具有同样结构的硅、锗在适合的条件下也有可能产生超导性。

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