Phonon softening in boron doped diamond

ボロンドープした超伝導ダイヤモンドの光学フォノンのソフト化

福田 竜生  ; Hoesch, M.*; 竹之内 智大*; Sutter, J. P.*; 筒井 智嗣*; Baron, A.*; 長尾 雅則*; 高野 義彦*; 川原田 洋*; 水木 純一郎

Fukuda, Tatsuo; Hoesch, M.*; Takenouchi, Tomohiro*; Sutter, J. P.*; Tsutsui, Satoshi*; Baron, A.*; Nagao, Masanori*; Takano, Yoshihiko*; Kawarada, Hiroshi*; Mizuki, Junichiro

ダイヤモンドは、最高硬度を持ち、エネルギーギャップが大きく、高熱伝導度を持つ等の性質を持つが、加えて最近、ボロンをドープした試料で超伝導が観測されることがわかった。われわれは、この超伝導(T4.2K)を示すCVD成長させて作製したダイヤモンドについて、SPring-8のBL35XUでX線非弾性散乱実験を行った。窒素ドープや純粋なダイヤモンドと比較することで、超伝導ダイヤモンドは特にゾーン中心付近で、光学モードが大きくソフト化するとともに幅が広がることがわかった。これは、強い電子格子相互作用が存在することを表している。

Diamond is well known for its maximum hardness, large energy gap, high thermal conductivity, and so on. In addition to these, the superconductivity was discovered recently in boron doped (B-doped) diamond, and this was soon confirmed by other groups. We performed inelastic X-ray scattering experiments at BL35XU of SPring-8 to measure phonons in a highly B-doped CVD grown diamond having superconducting transition at 4.2 K. By comparing the experimental results with those from nitrogen doped CVD grown diamond and/or pure diamond, we found that the optical modes are softened especially at around the Brillouin zone center along with a strong broadening, while the acoustic modes do not show both softening and broadening. This confirms the strong electron-phonon coupling in superconducting diamond.