10月21日，記者從浙江大學獲悉，該校信息與電子工程學院教授林時勝團隊利用自制的微波等離子體化學氣相沉積系統，成功制備出硼氮共摻雜的塊體單晶金剛石，并成功通過遷移率調控，實現了金剛石的超導態和金屬(shu)態(tai)，部分證實(shi)了(le)激子(zi)超導(dao)機(ji)制的(de)可行性(xing)，為實(shi)現碳基(ji)更高溫超導(dao)提供了(le)新(xin)路(lu)徑。相關論文近日(ri)發表(biao)于國際期(qi)刊《先進功能材料》。

       金剛石具有(you)超(chao)(chao)寬禁(jin)帶(dai)、超(chao)(chao)高(gao)擊穿場強、熔點高(gao)及熱導(dao)(dao)(dao)率高(gao)等物理(li)(li)(li)性質。BCS理(li)(li)(li)論(lun)(lun)是(shi)解(jie)釋(shi)常規(gui)超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)體超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)電(dian)性的(de)微觀理(li)(li)(li)論(lun)(lun)。該(gai)理(li)(li)(li)論(lun)(lun)認為(wei)，聲子(zi)通過(guo)與電(dian)子(zi)的(de)相互(hu)作用(yong)，促(cu)使(shi)電(dian)子(zi)形成(cheng)庫(ku)珀對，進(jin)而形成(cheng)超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)電(dian)流，使(shi)材料(liao)進(jin)入超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)態。科(ke)學家(jia)根據該(gai)理(li)(li)(li)論(lun)(lun)推斷，超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)轉變溫(wen)度(du)一般低(di)于40K（約零下(xia)233攝氏度(du)），這一溫(wen)度(du)又被稱(cheng)為(wei)麥(mai)克(ke)米(mi)蘭極限。然而，有(you)理(li)(li)(li)論(lun)(lun)物理(li)(li)(li)學家(jia)指出，利用(yong)激子(zi)來實(shi)現石墨烯等碳基材料(liao)中的(de)耦合電(dian)子(zi)庫(ku)珀對，也可能獲(huo)得非常規(gui)高(gao)溫(wen)超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)體。

       “激子(zi)指(zhi)的是電子(zi)和空穴(xue)形成的復合體，超導則表明材料在(zai)(zai)某(mou)個(ge)溫度下實(shi)現(xian)零電阻和完(wan)全抗磁性狀態。”林時勝介(jie)紹，在(zai)(zai)金剛石中引入激子(zi)來實(shi)現(xian)非常規超導值得期(qi)待(dai)。

       科研團(tuan)隊通(tong)過(guo)調節金剛(gang)石(shi)生(sheng)長過(guo)程中的壓強、溫度以及(ji)氣體摻(chan)雜(za)比例等，制備得到的重(zhong)摻(chan)雜(za)金剛(gang)石(shi)表(biao)現(xian)出良(liang)好導(dao)電性，超(chao)(chao)導(dao)轉變(bian)溫度為(wei)3K（約零下270攝氏度）。通(tong)過(guo)調節緩沖層的生(sheng)長參數，團(tuan)隊發現(xian)具(ju)有(you)較高(gao)空穴遷移率的樣品可以實(shi)現(xian)超(chao)(chao)導(dao)態。超(chao)(chao)導(dao)態的實(shi)現(xian)得益于局(ju)域束(shu)縛激子(zi)(zi)之間的強耦合。大(da)尺寸單晶超(chao)(chao)導(dao)金剛(gang)石(shi)的制備，可為(wei)量(liang)子(zi)(zi)傳感及(ji)量(liang)子(zi)(zi)計算(suan)研究提(ti)供堅實(shi)基礎(chu)。

       林時(shi)勝說，團隊將石(shi)墨烯轉移至(zhi)硼氮(dan)共摻(chan)雜單晶金(jin)剛石(shi)表(biao)面(mian)，制備石(shi)墨烯/金(jin)剛石(shi)異質結后(hou)，發現(xian)石(shi)墨烯中也(ye)存在類似超導特性的(de)新(xin)型(xing)電學傳輸行為(wei)。在27K（約零下(xia)246攝(she)氏度）下(xia)，團隊觀測到石(shi)墨烯的(de)電阻開始下(xia)降(jiang)，這揭示了金(jin)剛石(shi)以及石(shi)墨烯通(tong)向更高溫度超導的(de)可行性。