_ Oamenii de știință prezintă un substrat de diamant acoperit cu Film de carbură de niobiu pentru detectoare supraconductoare

Diamantele sunt pietre prețioase frumoase, care datorită strălucirii lor strălucitoare și transparenței arată grozav în bijuterii, dar diamantele brute sunt mult mai interesante din punct de vedere științific. Proprietățile fizice și chimice ale diamantului l-au făcut o componentă critică pentru multe dispozitive din optică și electronică.

Una dintre domeniile promițătoare de cercetare pentru aplicațiile tehnologice ale diamantului este metalizarea suprafeței diamantului, care este folosită pentru a oferi suprafața diamantului are noi caracteristici, cum ar fi conductivitate termică superioară, stabilitate termică bună, umectabilitate îmbunătățită și proprietățile sale fizice și chimice originale.

Un grup de oameni de știință de la Skoltech, Institutul de fizică Lebedev al Academiei Ruse de Științe, și alte organizații științifice de top au găsit o modalitate de a îmbunătăți aderența diamantului - legătura dintre diamant și metalul de tranziție - folosind niobiu. Studiul a fost publicat în Journal of Alloys and Compounds.

„Diamantul are două limitări legate de sinteza substratului de diamant de dimensiuni mari și aderența slabă a contactelor metalice la suprafața diamantului. De exemplu, atunci când am lucrat la detectoare pentru radiații ionizante și am aplicat contacte din aur și alte materiale, aderența unor astfel de contacte la diamant a fost foarte slabă. În acel moment, ne-am întrebat cum am putea depăși o astfel de aderență slabă", a explicat Stanislav Evlashin, co-autor. al studiului și un profesor asistent la Centrul de Materiale al Skoltech.

Una dintre cele mai eficiente moduri de a metaliza diamantele este prin sinterizarea lor cu metale precum titanul, cromul, tantalul, zirconiul și altele. Când interacționează cu carbonul, se formează un strat de carbură metalică. Autorii studiului au ales niobiul datorită capacității sale de a forma pelicule stabile chimic de carburi de niobiu pe suprafața diamantului.

„Am încercat să creăm un supraconductor pe suprafața diamantului și am realizat că, dacă depunem niobiu pe suprafața diamantului. și apoi se recoace, în timpul recoacerii au loc următoarele transformări de fază: pelicula de niobiu după încălzire se transformă în compusul Nb₂C, iar după încălzire suplimentară la peste 1200 de grade — în NbC”, continuă Stanislav Evlashin.

„Teoretic”. calculele rețelei constante de carbură de niobiu în funcție de concentrația defectelor de carbon — de multe ori în experiment există o deficiență de carbon — au arătat că metoda utilizată de sinteză a carburii de niobiu pe diamant permite obținerea de carbură de niobiu de înaltă calitate cu un parametru de rețea. aproape de material fără defecte”, a spus Alexander Kvashnin, coautor al studiului și profesor la Centrul de tranziție energetică.

„Calculele caracteristicilor supraconductoare ale carburii de niobiu au arătat o tranziție supraconductoare la un temperatura de 19,4 K, care s-a dovedit a fi apropiată de valoarea măsurată experimental. Rezultatele indică, de asemenea, calitatea înaltă a peliculei obţinute experimental."

"În mod deosebit, concentraţia scăzută de defecte în pelicula de carbură de niobiu obţinută duce la valori suficient de mari ale difuziei electronilor, comparativ cu alte produse pe bază de niobiu. aliaje. Iar acest lucru, împreună cu caracteristicile supraconductoare observate, prezintă un interes practic pentru dispozitivele de detectare cuantică”, a adăugat Anna Kolbatova, co-autor al studiului și cercetător la Universitatea Pedagogică de Stat din Moscova.

Cercetătorii a demonstrat că stratul de carbură de niobiu obținut are caracteristici supraconductoare.Dacă acest film este aplicat pe suprafața diamantului, va fi posibil să se creeze detectoare super-sensibile datorită conductivității sale termice ridicate.Conductivitatea termică ridicată a diamantului va ajuta la detectarea semnalelor— s-ar întâmpla mult mai repede decât cu alte materiale.

Studiul a implicat două proiecte. Primul proiect, „Investigarea efectului elementelor de aliere asupra caracteristicilor electrochimice ale materialelor de carbon nanostructurate pentru crearea de surse de curent promițătoare”, își propune să obțină rezultate care să poată fi folosite pentru a crea surse electrochimice de o nouă generație. Al doilea proiect, „O nouă generație de detectoare cuantice și surse de fotoni unici bazate pe structuri bidimensionale Van der Waals”, urmărește să dezvolte dispozitive pentru detectarea cuantică, care să le depășească pe cele tradiționale.

Printre acestea. La studiu contribuie și Julia Bondareva, Fedor Fedorov, Alexander Egorov și Nikita Matsokin.

(Fluierul)