我々はこれまでに，高温高圧合成(HPHT）ダイヤモンド上にCVD法を用いて高濃度ボロンドープ膜を作成し，超伝導特性を評価してきました（Tc=7.4[K], ボロン濃度：8.5×1021 cm-3 [1]）．この超伝導ダイヤモンドの魅力は，ボロンとカーボンの原子半径の大きさが近いことからダイヤモンドの結晶構造を維持したまま高濃度ドープが可能であることです．これによりキャリア密度が上昇しフェルミレベルが価電子帯の中に存在することが確認されています[2]．

このような特性は膜厚が数umのような比較的厚い超伝導ダイヤモンド試料で得られている特性です．しかし膜厚が数umあるような試料は表面の起伏が非常に大きくなっていて（膜厚: 4.2 um, Ra: 160 nm），何か測定をしようとした時や，デバイスを作製しようとした時に起伏が障害となってそれらを行うことが難しいことがあります．また試料膜厚が比較的厚いことからバルク的な性質を示し，表面・界面の影響が現れにくいデバイス応用への障害となっています。

一方，膜厚が非常に薄い高濃度ボロンドープダイヤモンド試料は表面の起伏が非常に小さく（膜厚: 40 nm, Ra: 2 nm），測定やデバイス作製が比較的行いやすくなっています．また試料の体積が小さいことから，表面・界面の影響を受けやすいと考えられ，デバイスへの応用に有利となると考えられます。このような期待から，試料膜厚が非常に薄く，かつ超伝導特性を示す高濃度ボロンドープダイヤモンドの研究を行っています。

図： 膜厚が非常に薄い超伝導ダイヤモンドを利用したスイッチングデバイス概念図

関連文献

1. H. Umezawa, T. Takenouchi, Y. Takano, K. Kobayashi, M. Nagao, I. Sakaguchi,
   T. Hatano, G. Zhong, M. Tachiki, H. Kawarada, cond-mat/0503303
   
   
2. T. Yokoya, T. Nakamura, T. Matsushita, T. Muro, Y. Takano, M. Nagao, T. Takenouchi, H. Kawarada, T. Oguchi, Nature, 438, 647-650 (2005)

関連講演

• 岡田 竜介, 石綿 整, 竹之内 智大, 入山 慎吾, 立木 実, 高野 義彦, 石井 聡, 興津 貴史, 上田 真也, 川原田 洋 "ダイヤモンド超伝導への表面・界面の影響", 第20回ダイヤモンドシンポジウム, 東京大学駒場リサーチキャンパス, 2006年11月
  
  
• 岡田　竜介, 石綿　整, 竹之内　智大, 入山　慎吾, 立木　実, 高野　義彦, 石井　聡, 奥津　貴史, 上田 真也, 川原田　洋 "ボロンドープダイヤモンド超伝導への表面終端及び界面の影響" 2007年春季第54回応用物理学会学術講演会, 青山学院大学, 2007年3月
  
  
• R. Okada, H. Ishiwata, T. Takenouchi, K. Hirama, S. Iriyama, Y. Takano, S. Ishii, T. Okutsu, S. Ueda, H. Kawarada "Effect of Interface on the Superconductivity of Boron Doped Diamond Thin film", 18th European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes, and Nitrides, Berlin, Germany, September 2007
  
  
• 岡田 竜介,石綿 整, 入山 慎吾, 平間 一行, 高野 義彦, 川原田 洋 "ボロンドープ超薄膜の超伝導特性評価", 第21回ダイヤモンドシンポジウム, 長岡技術科学大学, 2007年11月