High-pressure synthesis of superconducting Sn$_{3}$S$_{4}$ using diamond anvil cell with boron-doped diamond heater
高压技术在广泛的研究领域开辟了功能材料的探索。在已建立的金刚石对顶砧室中，用掺硼金刚石加热器和输运测量终端进行了立方Sn $_{3}$ S $_{4}$超导体的高压合成。X射线衍射和拉曼光谱表明，在减压过程中，Sn $_{3}$ S $_{4}$相在P>5 GPa的压力范围内是稳定的。在金刚石压砧单元中的传输测量终端检测合成的Sn $_{3}$ S $_{4}$中的金属性质和超导性，在5.6 GPa下具有13.3 K的最大起始转变温度。所观察到的压力-T $_{c}$关系与从第一性原理计算得到的关系是一致的。在Sn $_{3}$ S $_{4}$中观察到的超导电性开启了在高温高压条件下的进一步材料探索。
2022-02-15 cond-mat.supr-con
Diamond anvil cell with boron-doped diamond heater for high-pressure synthesis and in-situ transport measurements
温度和压力是功能材料合成、评价和应用中必不可少的参数。这项研究提出了一个加热功能的高压金刚石对顶砧单元（DAC）与原位测量探头。建议DAC允许同时控制样品空间内的温度和压力，并可用于在极端条件下合成功能材料。各种组件，即加热器，温度计和测量探头，制造与硼掺杂的金刚石外延膜，可以重复使用。利用研制的DAC成功地进行了La（O，F）BiS $_{2}$单晶的高压退火和EuFBiS $_{2}$超导体的高压合成。所提出的技术显示了进一步探索超导体以拓宽研究领域的希望。
2021-06-17 cond-mat.supr-con
Electrical transport measurements for superconducting sulfur hydrides using boron-doped diamond electrodes on beveled diamond anvil
金刚石对顶砧单元（DAC）能产生数兆巴的极高压，是发展高转变温度超导等更深层次物理的有力工具。然而，电输运测量，这是这样的功能材料的最重要的属性之一，使用DAC是相当困难的，因为样品空间是非常小的，在极端条件下的电极的变形。在本研究中，我们制作了一个硼掺杂的金刚石微电极和一个未掺杂的金刚石绝缘体上的钻石砧斜面底表面。利用所研制的DAC，我们在高压下测量了硫氢化物H $_2$ S的电输运性质，这种硫氢化物被称为压力诱导的高转变温度超导体H $_3$ S。在192 GPa的高压下成功地进行了测量，在零电阻条件下观察到了由纯硫和几种表面活性剂组成的多步超导转变，可能是HS $_2$。
2020-06-17 cond-mat.supr-con
High pressure effects on La(O,F)BiS$_{\mathrm{2}}$ single crystal using diamond anvil cell with dual-probe diamond electrodes
La（O，F）BiS $_{\mathrm{2}}$的高压相在所有BiS $_{\mathrm{2}}$基超导体中具有最高的转变温度。各种研究，如同位素效应的调查，已经进行了解释其超导机制。然而，关于La（O，F）BiS $_{\mathrm{2}}$单晶在高压下的电输运性质和振动模式的报道却非常少。本研究利用双探针金刚石对顶砧装置测量了La（O，F）BiS $_{\mathrm{2}}$单晶和Pb的低温电输运性质。利用所开发的系统，在La（O，F）BiS $_{\mathrm{2}}$单晶上施加压力时，观察到转变温度和声子硬化的线性下降。
2021-03-09 cond-mat.supr-con
Infrared imaging of samples in ultra high pressure diamond anvil cells
我们描述了一个实验平台，产生的金刚石压砧单元的高压区域中的微米尺寸的样品的红外图像。使用2.3微米激光器作为辐射源，该系统将是特别有用的，在识别氢化物超导体，表现出异常的温度依赖性的反射率在2.3微米区域。当样品温度从100 K扫描到300 K时，我们的系统显示出在1%以内的强度稳定性。在相同的温度范围内的空间稳定性是几微米的数量级。
2021-10-26 cond-mat.supr-con
Large Microwave Inductance of Granular Boron-Doped Diamond Superconducting Films
掺硼金刚石颗粒薄膜具有超导电性，其最佳临界温度为Tc = 7.2K。在这里，我们报告的测量复杂的表面阻抗的掺硼金刚石薄膜在微波频率范围内使用的谐振技术。实验测得的电感值与从材料的正常状态薄层电阻获得的估计值吻合良好。磁穿透深度的温度依赖性是一致的，一个完全带隙的s波超导体。掺硼金刚石薄膜应该在需要高动力学电感的地方找到应用，例如微波动力学电感探测器和量子阻抗器件。
2021-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electron-Phonon Coupling in Boron-Doped Diamond Superconductor
采用密度泛函超原胞方法研究了掺硼金刚石的电子结构、晶格动力学和电子-声子耦合。结果表明，掺硼金刚石是一种声子介导的超导体，这与以前用虚晶近似计算得出的理论结论相一致。我们表明，光学声子模式，包括B振动起着重要的作用，在电子-声子耦合。与前人的理论结果不同，我们用库仑赝势μ*= 0.10计算了掺硼2.78%的金刚石的电子-声子耦合常数为0.39，超导转变温度Tc为4.4K，与实验结果符合得很好。
2004-10-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Probing local pressure environment in anvil cells with nitrogen vacancy (NV-) centers in diamond
通过对高压下物质的研究，人们常常有重大发现。压力环境的条件对于实验结果的解释是重要的。由于压力单元内部的各种限制，与压力环境相关的详细信息，例如压力分布，可能难以通过实验获得。本文以金刚石颗粒中的NV心为传感器，研究了不同实验条件下压力介质内部的压力分布。这些研究不仅显示了良好的空间分辨率，宽的温度和压力工作范围，现有的压力传感器设计与新方法的兼容性，而且还证明了使用这些传感器测量的有用性，因为压力分布对各种因素敏感。该方法和结果将有益于材料研究和流体动力学中的相变等许多学科。
2020-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con quant-ph
Sub-micron Circuit Fabrication on Diamond Anvils for Mesoscopic High-Pressure Experiments
本文提出在金刚石对顶砧上利用双层抗蚀剂与电子束光刻制备亚微米级高附着、耐磨电路，并通过钨电路测得锆在约30 GPa相变处超导转变温度跃升4倍，为高压下介观精密测量开辟了新途径。
2025-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.supr-con
Trapped flux in a small crystal of CaKFe$_4$As$_4$ at ambient pressure and in a diamond anvil pressure cell
本研究延伸此前工作，对CaKFe$_4$As$_4$小单晶分别在常压和2.2 GPa金刚石对顶砧压腔条件下开展俘获磁通相关的温度依赖磁化测量，验证了受压超导体样品中开展该类测量的可行性。
2024-05-13 cond-mat.supr-con
Optical properties of boron-doped diamond
本文报道了用热灯丝化学气相沉积法生长的纯金刚石薄膜和掺硼金刚石薄膜的光学反射率研究。研究表明，硼掺杂后，在靠近价带顶部的位置形成了一个杂质带。根据实验观察，绘出了硼掺杂后电子结构演变的示意图。研究还表明，硼掺杂引起了晶格局域畸变，在掺杂样品中激活了位于1330 cm $^{-1}$处的红外禁戒声子模。电导谱中该模式的反共振特性证明了电子与该声子模式之间的强耦合。
2005-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Signature of high Tc around 25K in higher quality heavily boron-doped diamond
金刚石具有突出的物理特性：已知最硬的材料，宽的带隙，最高的导热性和非常高的德拜温度。2004年，Ekimov等人发现重掺硼（B掺杂）金刚石在4K左右成为超导体。本课题组成功地控制了硼的浓度，用化学气相沉积法制备了超导金刚石薄膜。通过CVD方法，我们发现当硼浓度（nB）超过3.0 × 10^20 cm^-3的金属-绝缘体转变浓度时，超导性出现，并且随着nB的增加，其Tczero增加到7.4 K。我们还阐明了在价带形成的空穴是导致超导性的金属态的原因。计算结果表明，空穴掺杂到价带诱导强烈的吸引相互作用和快速增加的Tc随着硼浓度的增加。根据计算，如果置换掺杂的硼可以周期性地排列或无序度降低，则可以通过最小百分比掺杂实现约100 K的Tc。在这项工作中，我们已经成功地观察到零电阻率高于10 K和在25.2 K的电阻率降低在重B掺杂的金刚石膜的发病。然而，有效载流子浓度与具有较低Tc的超导金刚石相似。我们发现，该载体具有较长的平均自由程和寿命比以前报道的，这表明，这种最高的Tc金刚石具有更好的结晶度相比，其他超导金刚石薄膜。此外，磁化率在高质量金刚石中显示出高于20 K的小转变，表明高于20 K的超导性的特征。这些结果强烈地表明，较重的载流子掺杂的无缺陷的金刚石晶体可以产生高Tc金刚石。
2014-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Origin of Superconductivity in Boron-doped Diamond
利用硼掺杂金刚石的电子和振动性质与MgB 2的相似性，研究了最近报道的掺硼金刚石在T_c= 4K时的超导电性。由C-C键拉伸模式产生的空穴态的变形势比驱动其高Tc的MgB 2中的相应量大60%，导致非常大的电子-声子矩阵元素。计算得到的耦合强度λ~ 0.5导致T_c在5-10 K范围内，并使声子耦合成为可能的机制。较高的掺杂应该会使T_c有所增加，但主要是三维性对态密度的影响使掺杂金刚石的T_c不能接近MgB_2。
2004-10-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electronic structures of B-2p and C-2p of boron-doped diamond film by soft X-ray absorption and emission spectroscopy
对金属（~1at%B，B-金刚石）和半导体（~0.1at%B，N，BN-金刚石）掺杂金刚石薄膜进行了B-K和C-K边附近的X射线吸收（XAS）和发射（XES）谱研究。B-K XAS和XES谱都显示出金属的偏态密度（PDOS），费米能级为185.3eV，与不同的电学性质相比，没有明显的硼浓度依赖性。在B金刚石的C-K XAS谱中，在费米能级附近观察到明显的硼杂质态。费米能级E_V与未掺杂金刚石的价带顶能级E_V基本相同，为283.9 eV。BN-金刚石的C-K XAS显示了B诱导的浅能级和N诱导的深宽能级作为带隙态，其中浅能级与由电导率随温度的变化估算的激活能（Ea =0.37 eV）吻合较好，即直接观察到了杂质诱导金属化的C-2 p PDOS的变化。这种金刚石的电学性质主要归因于费米能级附近C-2 p的电子结构。所观察到的XES光谱与DVX-α簇计算进行了比较。DVX-α结果支持在XAS和XES谱中观察到的B-2 p和C-2 p之间的强杂化，并且表明金刚石中的少量硼（<1at%）占据替代位点而不是间隙位点。
2004-07-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Nanostructures made from superconducting boron doped diamond
我们报道了由硼掺杂的超导金刚石制成的纳米结构的输运性质。从纳米晶超导掺硼金刚石薄膜，化学气相沉积生长，我们图案的电子束光刻设备的尺寸在纳米范围内。我们表明，即使是这样的小设备，材料的超导性能得到很好的保护：对于宽度小于$100\, nm$的导线，我们测量临界温度在开尔文范围和临界场在特斯拉范围。
2010-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Effect of boron dimers on the superconducting critical temperature in boron-doped diamond
我们研究了硼掺杂金刚石中硼的吸引关联对超导临界温度的影响。由强耦合超导体的McMillan公式和动力学集团近似下的态密度计算得到了超导体的临界温度。对$2\times 2\times 2$原子团簇的数值计算结果表明，吸引关联降低了费米能级的态密度。我们认为，这可能解释实验观察到的差异临界温度的100和111取向的薄膜。
2011-11-25 cond-mat.supr-con
Relaxation of the resistive superconducting state in boron-doped diamond films
本文报道了利用调幅太赫兹辐射吸收（AMAR）技术研究掺硼金刚石单晶电阻超导态恢复的弛豫时间。在绝缘金刚石衬底上生长的薄膜具有约2.5 × 10 ^{21} cm^{-3}的低载流子密度和约2 K的临界温度。通过改变调制频率，我们发现了一个高频滚降，它与电子和声子系统之间的能量弛豫特征时间或非平衡超导的弛豫时间有关。我们的主要结果是，在1.7 ~ 2.2 K的温度范围内，电子-声子散射时间随T^{-2}而变化。此外，我们还发现，在接近临界温度T_c时，T_c两侧的弛豫时间都增加。
2016-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Advantage on Superconductivity of Heavily Boron-Doped (111) Diamond Films
在高硼掺杂浓度为8.4E21cm-3（4.7atomic%）的同质外延（111）金刚石薄膜上实现了目前金刚石中最高的超导转变温度Tc（onset）为11.4K，Tc（offset）为7.4K。在相同的硼浓度下，（111）金刚石薄膜的Tc值比（100）金刚石薄膜的Tc值高一倍以上。掺硼（111）金刚石的Tc随着硼含量的增加而增加，直到最大掺入浓度，并且与使用McMillan方程估计的值一致。（111）金刚石膜的有利Tc是由于较高的载流子浓度超过其硼浓度。
2005-03-12 cond-mat.supr-con
Comment on "Trapped flux in a small crystal of CaKFe$_4$As$_4$ at ambient pressure and in a diamond anvil pressure cell" by S. L. Bud'ko et al
针对Bud'ko等人关于CaKFe₄As₄小晶体俘获磁通的研究，指出其新实验证据反而支持了高压氢化物样品不具有超导性的观点，反驳了原研究对高压氢化物超导性的解释。
2024-05-29 cond-mat.supr-con
Point-contact Andreev reflection spectroscopy of layered superconductors with device-integrated diamond anvil cells
针对超导薄片压力下光谱测量不足的问题，研究人员改造金刚石对顶砧技术实现压力下薄片的点接触安德烈夫反射光谱测量，通过硒化铁薄片实验验证可行性，为压力下薄片超导体研究提供新工具。
2025-10-22 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Model for the boron-doping dependence of the critical temperature of superconducting boron-doped diamond
本文研究了掺硼金刚石的超导临界温度Tc随浓度的变化。我们计算了在动态集团近似下费米能级的态密度，得到了比相干势近似更高的值。我们讨论的Tc作为一个功能的状态密度内的BCS，麦克米伦，和贝利茨理论。简化的Belitz理论给出了与实验数据最好的协议。由于态密度服从简单的幂律，本理论提供了Tc（x）的解析公式。
2009-06-22 cond-mat.supr-con
Superconducting boron doped nanocrystalline diamond on boron nitride ceramics
在这项工作中，我们展示了纳米金刚石在氮化硼陶瓷上的生长。我们测量陶瓷的zeta电位来选择金刚石种子。然后使用微波化学气相沉积系统在种子陶瓷上生长金刚石。在生长之前用纳米金刚石接种的样品和未接种的样品之间发现了明显的差异。拉曼光谱证实了金刚石膜的优良品质。介电测量表明金刚石生长后材料的介电常数增加。金刚石还掺杂了硼，使其具有超导性。薄膜的转变温度接近3.4K。类似的策略可以应用于在其他类型的陶瓷上生长金刚石。
2019-05-08 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Boron Spectral Density and Disorder Broadening in B-doped Diamond
用几种超原胞和相干势近似（CPA）对周期性B掺杂与金刚石中取代硼的无规合金进行了比较。B局域态密度中的主峰与本征金刚石中相应的C峰相比向较低的结合能移动。在超晶胞中，这表现为在约-1 eV的能量区域中从远离带中心的体C带分裂出的强烈B特征带。即使对于4*4*4超晶胞（BC $_{127}$），掺杂剂顺序的影响也是明显的，其形式主要是在超晶胞区边界处的费米能级之下的B特征带。CPA产生的谱带具有连续的C-B混合特征。它们类似于虚拟的晶体带，但扩大了一些反映的无序诱导的寿命，并与角度分辨的光电子能谱带图是一致的。在CPA的价带顶部附近，B特征比C（每个原子）大1.7倍，并且对于超晶胞大致相同。CPA的结果是特别有用的，因为它们表征的波矢量和能量依赖的无序加宽。
2006-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Growth of superconducting boron doped diamond on 4inch silicon wafers
Cardiff University（卡迪夫大学）
本研究在4英寸硅晶圆上通过微波等离子体CVD生长超导硼掺杂金刚石，发现B/C比影响超导转变温度，最高T_c为4.03 K，并验证了大面积生长的可行性。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Superconductivity in diamond
我们报道了在高压（8-9 GPa）和高温（2，500 - 2，800 K）下合成的掺硼金刚石中发现的超导性。电阻率、磁化率、比热和随场变化的电阻测量表明，在超导转变温度Tc=4 K以下，掺硼金刚石是大块的II型超导体;在Hc 2（0）=3.5 T的磁场中，超导性仍然存在。金刚石结构碳中超导性的发现表明，同样在金刚石结构中形成的Si和Ge在适当的条件下也可以类似地表现出超导性。
2004-04-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Spatially-Correlated Microstructure and Superconductivity in Polycrystalline Boron-Doped Diamond
在低于100 mK的温度下对掺硼金刚石纳米晶薄膜进行了扫描隧道谱研究，并通过透射电子显微镜和输运测量对其进行了表征。我们证明了强的局部超导强度和薄膜的颗粒结构之间的相关性。的超导间隙的光谱形状，振幅和温度依赖性的研究使我们能够区分本质上超导晶粒遵循BCS模型，从晶粒显示出不同的行为，涉及超导邻近效应。
2010-09-24 cond-mat.supr-con
Tunneling Spectroscopy and Vortex Imaging in Boron-Doped Diamond
首次对单晶掺硼金刚石进行了扫描隧道光谱研究。测量是在100 mK以下用低温扫描隧道显微镜进行的。隧穿态密度显示出明显的超导能隙。序参量随温度的演化符合弱耦合BCS定律和$Δ(0)/k_B T_c \simeq 1.74$。在低磁场下的涡旋成像也揭示了涡旋核内部的局部状态，这对于这样一个脏的超导体来说是意想不到的。
2006-01-13 cond-mat.supr-con
Contact resistance of various metallisation schemes to superconducting boron doped diamond between 1.9 and 300 K
金刚石是一种在许多设备应用中具有潜力的材料。特别是，高硼掺杂金刚石因其超导电性和高杨氏模量而具有吸引力。制造稳定、低电阻的欧姆接触对于确保适当的器件功能是必不可少的。先前的工作已经建立了在室温和更高温度下形成与金刚石的合适接触的几种方法的功效，包括碳化物形成和碳可溶金属化方案。在此，几种接触方案（Ti，Cr，Mo，Ta和Pd）的稳定性，以高度硼掺杂的纳米晶金刚石被验证到低温下与修改的传输线模型（TLM）测量。虽然所有的接触方案保持欧姆，一个显着的温度依赖性，注意到在Tc和在最低温度下的接触电阻范围从Ti/Pt/Au与${(8.83 \pm 0.10)\times 10^{-4} \:Ω.cm}$到Ta/Pt/Au与${(8.07 \pm 0.62) \times 10^{-6} \:Ω.cm}$。
2021-05-06 cond-mat.supr-con
Theoretical Study on Superconductivity in Boron-Doped Diamond
本文用金刚石价带的简化模型研究了掺硼金刚石的超导电性。在德拜截止的瞬时相互作用假设下，用相干势近似（CPA）处理B离子的替位无序效应，用梯形近似处理空穴间吸引力效应。由此计算了准粒子寿命、掺杂引起的单粒子谱的演化以及无序对超导临界温度$T_c$的影响。我们特别比较了我们的结果与超原胞计算，看看无序的作用，这原来是至关重要的$T_c$。
2006-10-13 cond-mat.supr-con
Holes in the valence band of superconducting boron-doped diamond film studied by soft X-ray absorption and emission spectroscopy
用软X射线发射和吸收光谱测量了超导和非超导掺硼金刚石样品的碳和硼-2 $p$态。对于超导样品，除了杂质带中的态外，在价带中观察到大密度的空穴态。无论掺杂水平如何，价带中的空穴态位于价带最大值以下约1.3 eV处，这不能在简单的刚性能带模型内解释。目前的实验结果，结合第第一性原理计算，表明超导性是归因于在价带的空穴。
2004-10-13 cond-mat.supr-con
Observation of the Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transition in Boron-doped diamond films
通过电流-电压和电阻测量研究了重掺硼纳米金刚石薄膜中Berezinskiii-Kosterlitz-BKT相变的发生。我们观察到一个强大的BKT过渡的纳米金刚石薄膜具有较小的晶粒尺寸，以及与涡旋钉扎相关的传输功能。通过分析电阻温度曲线确定的涡核能量被发现是反相关的BKT转变温度。还观察到，较高的BKT温度与来自活化的运输区域的增加的涡旋-反涡旋结合能有关。此外，磁场诱导的超导体绝缘体转变显示了电荷玻璃态的可能性。颗粒度的结果，如本地化和涡旋钉扎可以导致可调的BKT温度和强烈影响的场致绝缘状态。
2017-06-07 cond-mat.supr-con
A possible scenario of metallization in boron doped diamond CB$_x$
本文在Anderson s-d杂化模型的范围内讨论了半导体中受主态集体化的可能性。该模型是广义的多组分能带结构和复合受体状态，本地化对邻居掺杂剂（杂质“哑铃”），以描述硼掺杂金刚石CB $_x$。得到的能带结构参数，特别是费米能级的位置，进行了比较，最近的实验数据金属化和超导CB $_x$。
2004-05-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.supr-con
Charging effects and anomalous resistive features of superconducting boron doped diamond films
重掺硼纳米金刚石薄膜在超导转变温度以下的异常电阻峰可能在开关器件中具有潜在的应用，但确切的起源仍在研究中。我们建立了一个温度依赖性的电阻相类似于已报道的约瑟夫森结阵列和其他颗粒超导体的Berezinskiii-Kosterlitz-无（BKT）转变的电荷决斗已被观察到。在临界磁场以下，非线性磁电阻具有温度依赖的峰值特征。在低于所确定的BKT临界点的温度下，电流电压扫描中明显的温度依赖性滞后与电荷缺陷的钉扎有关。结果表明，这些集体功能暗示电荷和反电荷类似物之间的电荷-BKT过渡。
2019-06-04 cond-mat.supr-con
Irradiation induced modification of the superconducting properties of heavily boron doped diamond
金刚石是一种宽带隙半导体，当重掺杂硼时，可以被设计成表现出超导性。这种现象已经在通过化学气相沉积生长的样品中得到证实，其中硼浓度超过$n_{MIT} \gtrsim 4\times10^{20}/\text{cm}^3$的金属到绝缘体转变的临界浓度。虽然超导性的阈值载流子浓度通常在文献中得到很好的建立，但尚不清楚较高的临界温度与增加的硼浓度的相关性如何。先前的研究通常比较了在不同等离子体条件下或在具有不同晶体取向的衬底上生长的几个样品，以改变硼掺入晶格中的情况。在这里，我们提出了一个单一的样品与不变的硼浓度的研究，而不是修改的载流子浓度通过引入补偿缺陷，通过高能离子辐照。当缺陷的数量足以补偿空穴浓度到阈值以下时，超导性被完全抑制。此外，我们还证明了通过真空退火去除补偿缺陷来恢复超导性是可能的。
2018-09-06 cond-mat.supr-con
Observation of superconducting gap in boron-doped diamond by laser-excited photoemission spectroscopy
本文用高分辨激光激发光电子能谱研究了掺硼金刚石薄膜的低能电子态。我们观察到一个明确的转变的前沿低于11 K的指示超导能隙开放（$Δ\sim 0.78$ meV在4.5 K）。能隙特征明显较宽，即使在4.5K的最低测量温度下也不能识别出定义明确的准粒子峰。我们从该系统中可能的无序效应对超导电性的影响方面讨论了我们的结果。
2006-04-14 cond-mat.supr-con
Phase Slips and Metastability in Granular Boron-doped Nanocrystalline Diamond Microbridges
相位滑移是超导体相干性中的局部扰动，允许突然的2 $π$相移。相位滑移是一维超导体普遍存在的特征，在二维超导体中也有类似的现象。在这里，我们提出了电输运测量硼掺杂纳米晶金刚石（BNCD）微桥，尽管他们的三维宏观几何形状，我们发现明确的证据，在电阻-温度和电压-电流特性的相位滑移。我们将这种行为归因于BNCD不寻常的微观结构。我们认为，BNCD的柱状晶体结构形成了一个内在的约瑟夫森结阵列，支持跨微桥的相位滑移线。这些桥中的电压状态是亚稳态的，我们证明了通过施加电磁噪声脉冲在不同超导状态之间确定性切换的能力。这种亚稳定性与在$δ$ -MoN纳米线中观察到的亚稳定性非常相似，但是具有大得多的响应电压。
2021-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Microscopic Evidence for Evolution of Superconductivity by Effective Carrier Doping in Boron-doped Diamond:11B-NMR study
用~（11）B-NMR研究了掺硼金刚石在异质外延生长的（111）和（100）薄膜上的超导电性。~（11）B-NMR谱表明，所有薄膜的B（1）位为单占据，B（2）位为硼+氢（B+H）络合物。结果表明，B（1）位取代引入的有效载流子是超导的主要原因，而电荷中性的B（2）位不能有效地提供载流子。这一结果也被1/T1 T测量的态密度所证实，表明超导电性的演化是由B（1）位取代引入的有效载流子所驱动的。
2006-12-06 cond-mat.supr-con
Effects of Rashba-spin-orbit coupling on superconducting boron-doped nanocrystalline diamond films: evidence of interfacial triplet superconductivity
在金刚石的许多显著特性中，当重掺杂硼时的超导能力吸引了碳社区的极大兴趣。当考虑纳米晶硼掺杂系统时，减少的维度和限制效应导致了几个有趣的观察结果，最值得注意的是，混合超导相的特征。在这里，我们提出了超高分辨率透射电子显微镜成像的晶界，并演示了如何复杂的微观结构导致增强的载流子相关性。我们观察到自旋轨道耦合（SOC）的标志性特征表现为弱的反局域化效应。增强的SOC被认为是由于在晶界界面处的反转对称性破缺以及晶粒之间的反对称限制电位的组合，诱导Rashba型SOC。从一个明显的零偏置峰的差分电导，我们证明了一个三重态组件的签名，相信是由于自旋混合所造成的隧穿单线态库珀对通过这样的Rashba-SOC晶界结。
2020-09-01 cond-mat.supr-con
High-pressure behavior of superconducting boron-doped diamond
利用Raman光谱和X射线衍射研究了自支撑超导体（$T_{c}$ = 4.3K）掺硼金刚石（BDD）的高压结构及其对电子和振动性质的影响.高压Raman散射实验表明，在14. GPa时，线性压力系数发生突变，晶界成分发生不可逆相变.我们发现，蓝移的压力依赖的振动模式与负压力系数的$T_{c}$在BDD。X射线衍射数据的分析确定了BDD膜的状态方程，揭示了$B_{0}$ =510 $\pm$ 28 μ GPa的高体积模量。高压数据的对比分析阐明了晶界中的sp $^{2}$碳转变为六方金刚石。
2017-09-22 cond-mat.supr-con
Pressure-induced Superconductivity in Crystalline Boron Nanowires
报道了高压下菱方晶体结构硼纳米线的超导电性。与块状菱面体硼明显不同，这些BNW在比块状硼低得多的压力下显示出超导体-金属转变。此外，我们发现这些BNW成为超导体的Tc=1.5 K在84 GPa，在该压力下，散装硼仍然是一个半导体，通过在金刚石对顶砧单元的原位电阻测量。随着压力的增加，BNW的Tc增加。超导电性的发生在BNW的压力低至84 GPa可能是由于尺寸效应。
2009-04-08 cond-mat.supr-con
Superconductivity in Polycrystalline Diamond Thin Films
采用微波等离子体辅助化学气相沉积（MPCVD）方法制备了重掺硼金刚石薄膜，发现了超导电性。与高压高温方法相比，MPCVD沉积金刚石的优点是硼浓度在宽范围内的可控性，以及高硼浓度，特别是在（111）取向的膜中。通过输运测量，确定了超导转变温度Tc起始为8.7K，零电阻为5.0K。上临界场估计在7T左右。
2005-09-18 cond-mat.supr-con
Superconductivity in CVD Diamond Thin Film Well-Above Liquid Helium Temperature
钻石一直被视为珠宝。更令人着迷的是其出色的物理性能;它是世界上已知的最硬材料，具有最高的导热性。同时，当我们转向它的电特性时，金刚石是一种相当普通的电绝缘体。然而，通过硼掺杂，其变成p型半导体，其中硼充当电荷受体。因此，最近高压烧结法合成的重掺硼金刚石的超导电性的消息受到了相当大的惊喜。为金刚石电子器件开辟新的可能性，显然需要对这些现象进行系统的研究。在这里，我们显示了明确的证据超导性的金刚石薄膜沉积的化学气相沉积（CVD）方法。此外，超导转变的起始温度为7.4K，高于文献（7）中的报道值，也远高于氦液温度。这一发现确立了超导性是掺硼金刚石的普遍性质，表明器件应用确实是一个可行的挑战。
2004-06-04 cond-mat.supr-con
Fluctuation Spectroscopy in Granular Superconductors with Application to Boron-doped Nanocrystalline Diamond
我们进行了详细的计算的各种贡献的波动导电性的粒状金属接近其超导转变。我们发现三个不同的区域的幂律行为在降低的温度，$η=(T-T_c)/T_c$，在$Γ/T_c$和$E_{Th}/T_c$，其中$Γ$是电子隧穿率的交叉，和$E_{Th}$是无功能量的晶粒。计算包括晶粒间和晶粒内的自由度。这一完整的理论在颗粒超导体的波动区域进行比较，从掺硼的纳米晶金刚石的实验结果，使用恒定的相位破碎率，$τ_ϕ^{-1}$的假设。我们发现，只有在大的相位破碎的情况下，理论和实验结果之间的半定量协议。我们认为，在颗粒金属中可能存在一种新的相破碎机制，值得进一步的实验和理论研究。
2021-05-20 cond-mat.supr-con
Superconducting boron doped nanocrystalline diamond microwave coplanar resonator
本文介绍了一种超导掺硼纳米金刚石（B-NCD）共面波导谐振器（CPR），用于在0.4 ~ 1.2GHz微波频率和低于3 K温度下测量动态电感（$L_k$）和穿透深度（$λ_{\rm{L}}$）。使用一个简化的有效的介质CPR的方法，这项工作表明，薄的颗粒状的B-NCD膜（$t\approx $ 500 nm）在Si上有一个大的渗透深度（$λ_{\rm{L}}\approx 4.3$至4.4 $μ$米），因此，相关的高动力学电感（$L_{k,\square} \approx $ 670至690 pH/ $\square$）。这些值远大于通常在单晶金刚石上获得的那些值，这可能是由于纳米晶体膜的显著粒度。基于测量的结构的Q因子，计算出的表面电阻在这个频率范围内被发现是低至$\approx$ 2至4 $μΩ$在$T<2$ K，表现出潜在的颗粒B-NCD高品质因数超导微波谐振器和高灵敏度的动力学电感探测器。
2022-02-27 cond-mat.supr-con
The Diamond SQUID
金刚石是一种天然形式的电绝缘体。然而，当掺杂硼超过临界水平（~ 0.25at.%）时，它可以在低温下以高临界场呈现超导性。本文介绍了用纳米掺硼金刚石（BDD）薄膜制作的微米级超导量子干涉器件$μ$ -SQUID的实现。我们的研究结果表明，$μ$ -SQUID超导金刚石制成的磁场高达4 T的独立的磁场方向可以操作。这是在基于金刚石的纳米机械振荡器中检测量子运动的决定性一步。
2011-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Influence of structural disorder and Coulomb interactions in the superconductor-insulator transition applied to boron doped diamond
本文用非均匀 BdG 理论和吸引 Hubbard 模型研究 BDD/BNCD，表明结构无序比在位无序更能影响超导性质并解释 T_c 饱和等反常现象。
2016-06-01 cond-mat.supr-con
Diamond quantum-sensing platform with integrated boron-doped diamond microwave antenna and thermometer
School of Engineering, Institute of Science Tokyo（东京科学大学工程学院）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), National Institute for Materials Science（物质材料研究机构纳米结构研究中心）；Department of Mechanical and Electrical Systems Engineering, Kyoto University of Advanced Science (KUAS)（京都先端科学大学机电系统工程系）；National Institutes for Quantum Science and Technology (QST)（量子科学技术研究开发机构）；Graduate School of Science and Technology, Hirosaki University（弘前大学理工研究院）
该研究开发了集成BDD微波天线与温度计的金刚石量子传感平台，用于低温宽场NV磁成像，可检测激光诱导局部加热，实现了铜酸盐超导体温度相关迈斯纳响应的成像，为相关研究提供了实用方案。
2026-08-28 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Optical and electronic properties of sub-surface conducting layers in diamond created by MeV B-implantation at elevated temperatures
采用原位动态退火的硼注入方法在IIa型（100）金刚石中制备高导电的亚表面层，以研究超导相变。在这里，我们表明，高通量MeV离子注入，在升高的温度下避免石墨化，并可用于实现掺杂密度为6原子%。为了量化与注入相关的金刚石晶体损伤，进行拉曼光谱，证明高温退火恢复晶格。此外，低温电子输运测量显示接近金属-绝缘体转变的载流子密度的证据。在电子表征之后，进行二次离子质谱以绘制出注入板的离子分布。分析显示出与模拟的离子分布密切一致，假设考虑到由于器件制造而导致的金刚石密度的平均变化的比例因子。最后，数据表明，在高温退火过程中，硼的扩散可以忽略不计。
2016-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Orientation-dependent electric transport and band filling in hole co-doped epitaxial diamond films
金刚石是一种宽带隙的绝缘体，在碳中掺杂硼后，金刚石成为一种低温超导体。然而，有限的硼溶解度和显着的晶格无序引入硼掺杂阻止实现理论预测的高温超导性。在这里，我们提出了一种替代的共掺杂的方法，基于离子门控和硼取代的组合，在氢化薄膜外延生长（111）和（110）取向的单晶。依赖于栅极的电输运测量表明，硼掺杂的效果强烈依赖于晶体取向。在（111）表面中，它强烈地抑制电荷载流子迁移率并适度地增加栅极诱导掺杂，而在（110）表面中，它强烈地增加栅极诱导掺杂并适度地降低迁移率。在这两种情况下，最大总载流子密度保持在$2{\cdot}10^{14}\,$ cm $^{-2}$以下，比高温超导性理论上所需的值低三倍。密度泛函理论计算表明，这种强烈的取向依赖效应是由于在两个表面的态密度的比能量依赖。我们的研究结果允许确定在两个表面的空穴散射寿命的带填充和掺杂的依赖性，示出了在（110）表面和在（111）表面的凹进的绝缘体-金属过渡的受抑绝缘体-金属过渡的发生。
2022-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Novel theoretical approach in photoemission spectroscopy: application to isotope effect and boron-doped diamond
提出了一种新的计算关联多电子体系光电子能谱的路径积分理论。详细讨论了它在Bi 2Sr 2CaCu 2 O 8（Bi 2212）和掺硼金刚石（BDD）研究中的应用。结果表明，Bi 2212角分辨光电子能谱中的同位素位移是由于非对角二次电子-声子（e-ph）耦合引起的，而电子-电子排斥的存在部分抑制了这种效应.对于BDD，一个超导体-金属相变，这是由增加的e-ph耦合和掺杂浓度，是由我们的理论再现。此外，费米边和声子台阶状结构的PES的存在被发现是由于在BDD的巡回和本地化的电子状态的共存。
2007-12-11 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Dependence of the superconducting transition temperature on the doping level in single crystalline diamond films
在10^20-10^21 /cm 3范围内掺杂硼的同质外延金刚石层被证明是II型超导体，随着硼含量的增加，温度从0增加到2.1 K时具有急剧转变（~ 0.2 K）。超导开始的临界浓度约为5-7 × 10^20 /cm 3，接近金属-绝缘体转变。由输运和交流实验得到了H-T相图。磁化率测量值降至300 mK。这些结果为金刚石超导性的理论模型带来了新的定量约束。
2004-08-24 cond-mat.supr-con
Wohlleben Effect and Emergent Pi junctions in superconducting Boron doped Diamond thin films
金刚石是一种优良的带状绝缘体。然而，已知硼（B）掺杂诱导超导性。本文报道了超导掺硼金刚石（BDD）薄膜中的两种有趣效应：i）Wohlleben效应（顺磁迈斯纳效应，PME）和ii）低场自旋玻璃样磁化率反常。我们在掺杂量（1.4、2.6和3.6）X 1021 cm-3、温度范围2 - 10 K下进行了电和磁测量（在一个样本中加压）。PME是非均匀超导体中的一种低场异常现象，可能是由于磁通俘获、磁通压缩或非平凡的原因，如约瑟夫森π结的出现。PME和自旋玻璃型异常的联合出现表明可能出现Pi结。BDD是一种无序的s波超导体;当存在于弱超导区域时，π结可以通过自旋半矩的自旋翻转散射产生（Bulaevski et al. 1978）。0和Pi结的受抑网络将导致（Kusmartsev等，1992）自发平衡超电流的分布，即相玻璃态。嵌入金属流体中的Anderson定域自旋半自旋子（Bhatt等人的双流体模型）可以通过自旋翻转散射产生π结。我们的研究结果与Pi连接的存在一致，这被用来解释它们的（Bhattacharyya等人）。在BDD中观察到一定的电阻异常。
2020-06-23 cond-mat.supr-con
Non-s wave superconductivity in boron-doped nanodiamond films with 0-π Josephson junction array
颗粒材料的超导输运特性受其微观结构的影响很大。我们发现，在重掺硼金刚石薄膜（HBDDF）薄膜中，一些尖锐的输运功能可以通过施加磁场和控制有限的偏置电流来操纵。我们证明了从脏金属的超导状态，通过绝缘峰产生在一个非常低的电流或磁场区域和特别明显的负磁阻与周期性振荡功能的电导率交叉。电流-电压特性显示出Berezinskiii-Kosterlitz-无阻（BKT）相变的特征，证实了最近观察到的HBDDF的二维结构。零偏压电导峰可以归因于在金刚石纳米晶体的晶界处形成的Andreev束缚态。通过金刚石异质结构中具有非s波序参量的超导转变的概念，可以定性地解释这组观测结果。
2017-10-14 cond-mat.supr-con
New Methods for Investigating Superconductivity at Very High Pressures
我们回顾了金刚石对顶砧的最新进展，重点是磁化率技术的细节。我们已经开发并实施了高灵敏度的技术，允许在兆巴压力下使用磁化率观察超导性，包括观察硫中的Tc超过230 GPa。该技术的进步应使最苛刻的金刚石砧座应用。本文给出并分析了简单s-p金属（Se，S，MgB_2）的Tc（P）数据。讨论了高压下MgB_2中声子辅助电子拓扑跃迁的可能性。
2002-01-28 cond-mat.supr-con
