مقاله ابررسانایی و رفتار فلزی در الماس تک بلوری فله و گرافن/الماس ناهمسان

چکیده

Owing to extremely large band gap of 5.5 eV and high thermal conductivity, diamond is recognized as the most important semiconductor. The superconductivity of polycrystalline diamond has always been reported, but there are also many controversies over the existence of superconductivity in bulk single crystal diamond and it remains a question whether a metallic state exists for such a large band gap semiconductor. Herein, we realize a single crystal superconducting diamond with a Hall carrier concentration larger than 3*1020 cm-3 by co-doped of boron and nitrogen. Furthermore, we show that diamond can transform from superconducting to metallic state under similar carrier concentration with tuned carrier mobility degrading from 9.10 cm2 V-1 s-1 or 5.30 cm2 V-1 s-1 to 2.66 cm2 V-1 s-1 or 1.34 cm2 V-1 s-1. Through integrating graphene on a nitrogen and boron heavily co-doped diamond, the monolayer graphene can be superconducting through combining Andreev reflection and exciton mediated superconductivity, which may intrigue more interesting superconducting behavior of diamond heterostructure.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

به دلیل شکاف باند بسیار بزرگ 5.5 ولت و هدایت حرارتی بالا ، الماس به عنوان مهمترین نیمه هادی شناخته می شود.ابررسانا بودن الماس پلی کریستالی همیشه گزارش شده است ، اما همچنین اختلاف نظرهای زیادی در مورد وجود ابررسانا در الماس کریستالی فله وجود دارد و همچنان این سؤال است که آیا یک حالت فلزی برای چنین نیمه هادی باند بزرگ وجود دارد.در اینجا ، ما یک الماس ابررسانا تک کریستالی را با غلظت حامل سالن بزرگتر از 3*1020 cm-3 با دوپ کردن بور و نیتروژن درک می کنیم.علاوه بر این ، ما نشان می دهیم که الماس می تواند از ابررسانا به حالت فلزی تحت غلظت حامل مشابه با تحرک حامل تنظیم شده از 9.10 cm2 V-1 S-1 یا 5.30 cm2 v-1 S-1 به 2.66 cm2 v-1 S-1 تبدیل شود.1.34 cm2 v-1 S-1.از طریق ادغام گرافن بر روی یک الماس نیتروژن و بور به شدت دوپ شده ، گرافن یکپارچه می تواند از طریق ترکیب بازتاب آندریف و ابررسانا بودن واسطه اگزیتون ، ابررسانه ای باشد ، که ممکن است رفتار ابررسانه ای جالب تر از هتروساستار الماس را فریب دهد.