科学家为超导探测器提供涂有碳化铌薄膜的金刚石衬底

钻石是美丽的宝石，由于它们闪闪发光和透明，在珠宝中看起来很棒，但从科学的角度来看，毛坯钻石更有趣。金刚石的物理和化学性质使其成为光学和电子领域许多设备的关键部件

金刚石表面金属化是金刚石技术应用的一个有前途的研究领域，它用于赋予金刚石表面新的特性，如优异的导热性、良好的热稳定性、改善的润湿性及其原始的物理和化学性质

Skoltech、俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所和其他领先科学组织的一组科学家发现了一种使用铌提高金刚石附着力的方法，即金刚石与过渡金属之间的结合。这项研究发表在《合金与化合物杂志》上

“钻石有两个局限性，一是合成大尺寸的钻石基底，二是金属触点与钻石表面的附着力差。例如，当我们研究电离辐射探测器并应用金和其他材料制成的触点时，这种触点与钻石的附着力非常差。当时，我们想知道如何克服这种附着力差的问题。”该研究的合著者、Skoltech材料中心的助理教授Stanislav Evlashin解释道

将钻石金属化的最有效方法之一是将其与钛、铬、钽、锆等金属烧结。当它们与碳相互作用时，就会形成一层金属碳化物。该研究的作者之所以选择铌，是因为它能够在金刚石表面形成化学稳定的铌碳化物膜

“我们试图在金刚石表面上制造超导体，并意识到如果我们在其上沉积铌，然后对其进行退火，则在退火过程中会发生以下相变：加热后的铌膜变成Nb₂Stanislav Evlashin继续说道根据碳缺陷的浓度对碳化铌的恒定晶格进行的理论计算表明，在金刚石上合成碳化铌的所用方法可以获得晶格参数接近无缺陷材料的高质量碳化铌，”该研究的合著者、能源转换中心教授Alexander Kvashnin说。

“对碳化铌超导特性的计算表明，在19.4K的温度下发生了超导转换，这与实验测量值接近。结果还表明了实验获得的膜的高质量。“

”值得注意的是，与其他铌基合金相比，所获得的碳化铌膜中的低浓度缺陷会导致足够高的电子扩散值。这与观察到的超导特性一起，对量子检测设备具有实际意义，”该研究的合著者、莫斯科国立教育大学的研究科学家Anna Kolbatova补充道iamond将有助于检测信号——它的发生速度将比其他材料快得多

Julia Bondareva、Fedor Fedorov、Alexander Egorov和Nikita Matsokin也参与了这项研究