Hace más de una década, Los investigadores descubrieron que cuando agregaron boro a la estructura de carbono del diamante, la combinación fue superconductora. Desde entonces, Se ha generado un interés creciente por comprender estas propiedades superconductoras.
Con este interés, un grupo de investigación en la India se centró en una resonancia Fano en un diamante fuertemente dopado con boro (BDD) que involucra el modo vibratorio del diamante. Los investigadores, del Instituto Indio de Tecnología de Madrás, informan sus hallazgos esta semana en Letras de física aplicada .
Al probar las propiedades vibratorias de las películas BDD, los investigadores utilizaron la dispersión Raman y presentaron un análisis exhaustivo del efecto Fano en función de la concentración de boro y la frecuencia de excitación utilizada en la medición Raman.
Efecto Fano
La resonancia de Fano en un diamante se puede ver en la dispersión Raman, que es una dispersión resonante de luz que involucra un fotón incidente que interactúa con un modo vibratorio del diamante y en el proceso cambia la energía del fotón, y por tanto su frecuencia, hacia arriba o hacia abajo por la energía del modo vibratorio. Interferencia entre la dispersión de una transición discreta como el modo vibratorio del centro de la zona en el diamante, y que de un fondo continuo resultante de la banda de impurezas inducida por boro, produce una señal de forma asimétrica conocida como resonancia Fano.
"La parametrización de Fano es un experimento bien pensado por nosotros para comprender la naturaleza de la evolución de las bandas de impurezas con el dopaje con boro que conduce a la superconductividad en el diamante, "dijo Ramachandra Rao, coautor del artículo. "Nuestro objetivo era obtener una comprensión más profunda de la interacción de la luz con la banda de impurezas variando las concentraciones de boro en las películas de diamantes y también mediante el uso de diversas excitaciones láser".
"Un aumento en las concentraciones de boro aumenta el ancho de banda de impurezas, "dijo Dinesh Kumar, el primer autor del artículo. "La resonancia Fano es sensible a la modificación en el ancho de banda de impurezas provocada por el aumento de la concentración de boro en BDD".
El grupo miró de cerca la interacción, estudiar sistemáticamente muestras muy dopadas en los regímenes semiconductores y superconductores utilizando longitudes de onda ultravioleta y visible de las fuentes de excitación láser para la medición Raman.
La forma asimétrica de la línea de Fano reveló que el cambio de fase en el diamante sufre un cambio notable que puede sintonizarse por el ancho de banda de impurezas o por la frecuencia de dispersión.
Alcanzando una temperatura más alta
Los investigadores también querían comprender mejor la relación entre el dopaje y la superconductividad para aprender cómo se puede aumentar la temperatura de transición superconductora en BDD.
Los superconductores no ofrecen resistencia eléctrica al flujo de corriente. Para llegar a este estado sin embargo, los materiales deben estar típicamente a temperaturas extremadamente frías, cerca del cero absoluto. Durante los últimos 10 años, la temperatura de transición superconductora en el diamante ha aumentado y ahora está cerca de los 10 kelvin (o alrededor de -263 grados Celsius). Esto es mucho menor que el valor teóricamente predicho de 55 K.
Si bien 55 K es todavía demasiado bajo para aplicaciones prácticas, comprender por qué la temperatura de transición de BDD está tan por debajo del límite teórico puede proporcionar información sobre cómo mejorar las temperaturas de transición de otros superconductores. El aumento de la temperatura en BDD sigue siendo un problema en el proceso de dopaje, durante el cual los investigadores dañan inadvertidamente la estructura de la red de diamantes.
"Debido al fuerte dopaje con boro, el enrejado del diamante sufre una transformación compleja que resulta en un aumento en el desorden del sistema, lo cual es perjudicial para las propiedades superconductoras. Hemos explorado este problema en profundidad ajustando la concentración de boro en el presente estudio, "Dijo Rao.
