Phonon softening in superconducting diamond

超伝導ダイヤモンドのフォノンのソフト化

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

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

CVD法を用いて作成した、超伝導(転移温度4.2K)を示す高品質のボロンドープダイヤモンド薄膜試料を用い、非弾性X線散乱によってフォノンの測定を行った。同じくCVD法を用いて作成した、ボロンをドープしていないダイヤモンド薄膜試料のフォノンも測定し、これとの比較によって、[111]及び[001]方向ともに、音響モードはほとんど変化ないのに対し、光学モードはブリルアンゾーン境界で約2meV、ブリルアンゾーン中心(点)付近で約8meVソフト化していることがわかった。この実験結果から電子格子相互作用係数を見積もると約=0.33となり、これは、点を中心とするフェルミ面と光学モードとの相互作用を通じて電子対を形成するという理論モデルを支持するものとなっている。

We observed phonon dispersions using inelastic X-ray scattering from CVD-grown high quality superconducting (=4.2 K) boron-doped and non-doped diamonds. By comparing these two, we found almost no change in the acoustic branch along both [111] and [001] directions. On the other hand, strong softening were observed in the optical branch of the boron-doped diamond in both directions: about 2 meV at Brillouin zone boundary and 8 meV at zone center ( point). From this result we estimated the electron-phonon coupling factor =0.33, and this supports theoretical models suggesting a phonon-mediated pairing mechanism via coupling of optical phonon modes to Fermi surfaces around the point.