Il y a plus d'une décennie, les chercheurs ont découvert qu'en ajoutant du bore à la structure carbonée du diamant, la combinaison était supraconductrice. Depuis, Un intérêt croissant a été suscité pour la compréhension de ces propriétés supraconductrices.

Avec cet intérêt, un groupe de recherche en Inde s'est concentré sur une résonance Fano dans un diamant fortement dopé au bore (BDD) qui implique le mode vibrationnel du diamant. Les chercheurs, de l'Institut indien de technologie de Madras, rapportent leurs conclusions cette semaine dans Lettres de physique appliquée .

En sondant les propriétés vibrationnelles des films BDD, les chercheurs ont utilisé la diffusion Raman et ont présenté une analyse complète de l'effet Fano en fonction de la concentration de bore et de la fréquence d'excitation utilisée dans la mesure Raman.

Effet Fano

La résonance Fano dans un diamant peut être vue dans la diffusion Raman, qui est une diffusion résonante de la lumière qui implique un photon incident interagissant avec un mode vibrationnel du diamant et déplaçant dans le processus l'énergie du photon, et donc sa fréquence, vers le haut ou vers le bas par l'énergie du mode vibrationnel. Interférence entre la diffusion d'une transition discrète comme le mode vibrationnel du centre de la zone dans le diamant, et celle d'un fond continu résultant de la bande d'impureté induite par le bore, produit un signal de forme asymétrique connu sous le nom de résonance de Fano.

"La paramétrisation de Fano est une expérience bien pensée par nous pour comprendre la nature de l'évolution de la bande d'impuretés avec le dopage au bore qui conduit à la supraconductivité dans le diamant, " dit Ramachandra Rao, un co-auteur de l'article. "Notre objectif était de mieux comprendre l'interaction de la lumière avec la bande d'impuretés en faisant varier les concentrations de bore dans les films de diamant et également en utilisant diverses excitations laser."

"Une augmentation des concentrations de bore augmente la bande passante des impuretés, " a déclaré Dinesh Kumar, le premier auteur de l'article. "La résonance Fano est sensible à la modification de la bande passante des impuretés provoquée par l'augmentation de la concentration de bore dans le BDD."

Le groupe a examiné de près l'interaction, étudier systématiquement des échantillons fortement dopés dans les régimes semi-conducteur et supraconducteur en utilisant les longueurs d'onde ultraviolettes et visibles des sources d'excitation laser pour la mesure Raman.

La forme asymétrique de la ligne de Fano a révélé que le déphasage du diamant subit un changement remarquable qui peut être réglé soit par la bande passante des impuretés, soit par la fréquence de diffusion.

Atteindre une température plus élevée

Les chercheurs voulaient également mieux comprendre la relation entre le dopage et la supraconductivité pour savoir comment augmenter la température de transition supraconductrice dans le BDD.

Les supraconducteurs n'offrent aucune résistance électrique au passage du courant. Pour atteindre cet état, cependant, les matériaux doivent généralement être à des températures extrêmement froides, proche du zéro absolu. Au cours des 10 dernières années, la température de transition supraconductrice dans le diamant a augmenté et est maintenant proche de 10 kelvins (ou environ -263 degrés Celsius). C'est beaucoup moins que la valeur théoriquement prédite de 55 K.

Alors que 55 K est encore trop faible pour des applications pratiques, comprendre pourquoi la température de transition du BDD est si loin en dessous de la limite théorique peut fournir des indications sur la façon d'améliorer les températures de transition d'autres supraconducteurs. L'augmentation de la température dans le BDD reste un problème dans le processus de dopage, au cours de laquelle les chercheurs endommagent par inadvertance la structure du réseau de diamants.

"En raison d'un fort dopage au bore, le réseau de diamant subit une transformation complexe entraînant une augmentation du désordre du système, ce qui nuit aux propriétés supraconductrices. Nous avons longuement exploré ce problème en ajustant la concentration de bore dans la présente étude, " dit Rao.