Lattice parameters and thermal expansion of superconducting boron-doped diamonds

超伝導ホウ素ドープダイアモンドの格子定数と熱膨張

Brazhkin, V. V.*; Ekimov, E. A.*; Lyapin, A. G.*; Popova, S. V.*; Rakhmanina, A. V.*; Stishov, S. M.*; Lebedev, V. M.*; 片山 芳則; 加藤 健一*

Brazhkin, V. V.*; Ekimov, E. A.*; Lyapin, A. G.*; Popova, S. V.*; Rakhmanina, A. V.*; Stishov, S. M.*; Lebedev, V. M.*; Katayama, Yoshinori; Kato, Kenichi*

二つの異なった高圧技術を用いて、われわれは不純物濃度が0.045%から4%まで(710から710atom/cmまで)のボロンドープダイヤモンドを作成し、その格子定数と熱膨張係数を90Kから300Kの温度範囲で調べた。どちらの方法で作成した試料も、濃度とともに格子定数は同じように増加し、最大の格子定数の変化は0.011だった。われわれは、高濃度ドープダイヤモンドが、ドープしていないダイヤモンドに対し、異常に高い熱膨張を示すこと、及び、格子定数と超伝導転移の特性温度がほぼ比例関係にあることを明らかにした。

Using two different high-pressure techniques, we have prepared boron-doped diamonds with atomic concentration of the dopant ranging from 0.04% to 4% (from 710 to 710 atom/cm) and studied the lattice constants and thermal expansion of the diamonds in the temperature range from 90 to 300 K. Both sets of samples demonstrate the same increasing concentration dependence of the lattice parameter with maximum shift of the lattice constant about 0.011. We have established an abnormally high thermal expansion of the heavily boron-doped superconducting diamonds with respect to the undoped ones and a nearly linear correlation between lattice constant and critical temperature of the superconducting transition.