Kovalent süperiletken

Kovalent süperiletkenler atomların kovalent bağlarla bağlandığı süperiletkenlerdir. Bu özellikte üretilen ilk materyal yüksek sıcaklık ve yüksek basınçta üretilen sentetik elmastır. Bu üretim pratikte çok öneme sahip değildi. Fakat elmas ve silikon gibi maddeleri de içeren kovalent yarı iletkenlerde daha önce süperiletkenlik görülmediği için bilim adamları bu duruma şaşırmışlardır.

Elmas

Elmasta süperiletkenlik boronla ağır p-tip doping yoluyla atomların etkileşmesi ve saf olmayan bir bant oluşturmasıyla mümkün oldu. Tip II süperiletkenlik kritik sıcaklık Tc= 4K ve kritik manyetik alan Hc= 4T da mümkün olmuştur. Sonradan homoepitaxial CVD filmlerinde Tc ~ 11K de başarılmıştır. Elmasın süperiletkenliğinin kaynağı hakkında şu an üç alternatif teori vardır: Fonon aracılı eşleşme üzerine kurulu, saf olmayan bant teorisi ile korelasyonu olan konvensiyonel BCS Teorisi ve deliklerin dönme eşleşmesinin Fermi düzeyinde lokalizasyonu. Halbuki diğer modelleri destekleyecek deneysel bir kanıt yoktur.

Silikon

Elmasın yapısal özelliklerine sahip Silisyum ve Germenyum (Si ve Ge) uygun koşullar altında aynı süperiletkenliği gösterebilir. Aslında süperiletkenlik silisyuma aşırı boron katlısı (Si:B) ve SİC:B ile keşfedilmiştir. Elmasa benzer şekilde Si:B de tip-II süperiletkendir fakat daha düşük kritik sıcaklık Tc = 0.4 K ve daha düşük kritik basınca Hc = 0.4 sahiptir.Si:B de süperiletkenlik ağır doping (%8 ) ile mümkün olmuştur.

Silikon Karbit

SİC de süperiletkenlik ağır boron ve aluminyum dopingi ile olmuştur. Hem kübik (3S-SİC) hem hekzagonal (6H-SİC) fazları aynı kritik sıcaklıkta (1.5 K ) süperiletkendir. Aluminyum ve boron dopingleri arasındaki dikkate değer fark manyetik alanlarıdır. Si:B de SİC:Al gibi tip II süperiletkendir. Buna karşın SİC:B tip I süperiletkendir. Bu farklılığı açıklama girişiminde SİC de süperiletkenlik için silisyum bölgelerinin karbon bölgelerinden daha önemli olduğu açıklandı. Halbuki SİC de karbon yerine boron, silisyum yerine aluminyum vardır.

Karbon Nanotüpler

Karbon nanotüplerde süperiletkenliğe dair birçok rapor olmasına rağmen diğer birçok deneyde süperiletkenliğe dair bir kanıt bulamamıştır. Bunların sonuçlarının tartışmaları sürmektedir. Fakat, nanotüpler ve elmas arasındaki önemli fark: nantüplerin kovalent bağlı karbonlar içermesine rağmen elmastan ziyade grafit yapısına daha yakın oldukları ve doping olmaksızın metalik olduklarıdır. Ayrıca doping olmaksızın elmas bir yalıtkandır.

Arakatkılı Grafit

CaC6 yapısı

Belirli geçiş ısılarında grafit yüzeylerine metal atomları takılarak birçok süperiletken üretildi.

Material	CaC₆	Li₃Ca₂C₆	YbC₆	SrC₆	KC₈	RbC₈	NaC₃	KC₃	LiC₃	NaC₂	LiC₂
Tc (K)	11.5	11.15	6.5	1.65	0.14	0.025	2.3-3.8	3.0	<0.35	5.0	1.9

Tarihçe

Bilimde öncü birçok keşif hakkında kuvvetli tartışmalar vardır . Buna bir örnek 1991 de Sumio lijima nın karbon nanotüplerini keşfinden sonra birçok bilim insanı bunu onlarca yıl önce gözlemlendiğini ifade etti. Aynı tartışmalar kovalent süperiletkenler içinde vardır. Germenyum ve silikon-germenyum süperiletkenliği 1960 ların başında tahmin edilmişti. Kısa süre sonra germenyum teluritte süperiletkenlik gözlemlendi, germenyumda süperiletkenliğin ilkeleri ile deneysel olarak gösterildi. Deneysel olarak süperiletkenlik için amorflaşmanın (germenyumda) şart olduğu ve germenyumun kendi içinde süperiletken olduğu gösterildi.

Ayrıca bakınız

Ekler

Elmas ve İlgili Malzeme Süperiletkenlik Uluslararası Çalıştayı 2005
Elmas ve İlgili Malzeme Süperiletkenlik Uluslararası Çalıştayı 2008
Yeni Elmas ve Sınır Karbon Teknolojisi Cilt 17, No.1 CVD Elmas Süperiletkenler Özel Sayısı 3 Mart 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
Süperiletken elmasla ilgili bazı makaleler 3 Mart 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.