In nije stúdzje yn it tydskrift Diamond and Related Materials rjochtet him op it etsen fan polykristallijne diamant mei FeCoB etsmiddel om patroanen te foarmjen. As gefolch fan dizze ferbettere technologyske ynnovaasjes kinne diamant oerflakken wurde krigen sûnder skea en mei minder defekten.
Undersyk: Romtlik selektyf etsen fan diamant yn 'e fêste steat mei FeCoB mei in fotolitografysk patroan. Foto: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
Troch it diffúsjeproses fan fêste steat kinne FeCoB nanokristalline films (Fe: Co: B = 60:20:20, atoomferhâlding) lattice-targeting en eliminaasje fan diamanten yn 'e mikrostruktuer berikke.
Diamanten hawwe unike biogemyske en fisuele kwaliteiten, lykas hege elastisiteit en sterkte. De ekstreme duorsumens is in wichtige boarne fan foarútgong yn ultra-precision-ferwurkjen (diamantdraaiende technology) en it paad nei ekstreme druk yn it berik fan hûnderten GPa.
Gemyske impermeabiliteit, fisuele duorsumens en biologyske aktiviteit fergrutsje de ûntwerpmooglikheden fan systemen dy't dizze funksjonele kwaliteiten brûke. Diamond hat namme makke op it mêd fan mechatronika, optyk, sensors en databehear.
Om har tapassing mooglik te meitsjen, meitsje de bonding fan diamanten en har patroan foar de hân lizzende problemen. Reaktyf ion-etsen (RIE), induktyf keppele plasma (ICP), en elektronenstraal-induzearre etsen binne foarbylden fan besteande prosessystemen dy't etstechniken (EBIE) brûke.
Diamantstruktueren wurde ek makke mei laser- en fokusearre ionbeam (FIB) ferwurkingstechniken. It doel fan dizze fabrikaazjetechnyk is om delaminaasje te fersnellen en ek skaalfergrutting oer grutte gebieten yn opienfolgjende produksjestruktueren mooglik te meitsjen. Dizze prosessen brûke floeibere etsmiddelen (plasma, gassen en floeibere oplossingen), wat de te berikken geometryske kompleksiteit beheint.
Dit baanbrekkende wurk bestudearret materiaalablaasje troch generaasje fan gemyske damp en makket polykristallijne diamant mei FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 atomêre persint) op it oerflak. It wichtichste omtinken wurdt betelle oan it meitsjen fan TM-modellen foar sekuere etsen fan meterskaalstruktueren yn diamanten. De ûnderlizzende diamant is bûn oan it nanokristalline FeCoB troch waarmtebehandeling by 700 oant 900 ° C foar 30 oant 90 minuten.
In yntakt laach fan in diamantmonster jout in ûnderlizzende polykristalline mikrostruktuer oan. De rûchheid (Ra) binnen elk bepaald dieltsje wie 3,84 ± 0,47 nm, en de totale oerflakruwheid wie 9,6 ± 1,2 nm. De rûchheid (binnen ien diamantkorrel) fan 'e ymplanteare FeCoB-metaallaach is 3.39 ± 0.26 nm, en de laachhichte is 100 ± 10 nm.
Nei annealing by 800 ° C foar 30 min, de metalen oerflak dikte ferhege nei 600 ± 100 nm, en de oerflak rûchheid (Ra) ferhege nei 224 ± 22 nm. Tidens annealing diffúsje koalstofatomen yn 'e FeCoB-laach, wat resulteart yn in tanimming fan grutte.
Trije samples mei FeCoB-lagen fan 100 nm dik waarden ferwaarme by temperatueren fan respektivelik 700, 800 en 900 ° C. As it temperatuerberik ûnder 700 ° C is, is d'r gjin signifikante bonding tusken diamant en FeCoB, en heul lyts materiaal wurdt fuorthelle nei hydrothermyske behanneling. Materiaalferwidering wurdt ferbettere oant temperatueren boppe 800 °C.
Doe't de temperatuer berikte 900 ° C, de ets taryf ferhege twa kear yn ferliking mei de temperatuer fan 800 ° C. It profyl fan 'e etste regio is lykwols hiel oars as dat fan' e ymplanteare etsequinsjes (FeCoB).
Skematysk toant fisualisaasje fan in fêste steat etsmiddel om in patroan te meitsjen: Romtlik selektyf fêste steat etsen fan diamant mei fotolitografysk patroan FeCoB. Ofbyldingskredyt: Van Z. en Shankar MR et al., Diamonds and Related Materials.
FeCoB-samples 100 nm dik op diamanten waarden ferwurke by 800 ° C foar respektivelik 30, 60 en 90 minuten.
De rûchheid (Ra) fan it gravearre gebiet waard bepaald as funksje fan de reaksjetiid by 800 ° C. De hurdens fan 'e samples nei annealing foar 30, 60 en 90 minuten wie respektivelik 186 ± 28 nm, 203 ± 26 nm en 212 ± 30 nm. Mei in etsdjipte fan 500, 800 of 100 nm is de ferhâlding (RD) fan 'e rûchheid fan it gravearre gebiet nei de etsdjipte respektivelik 0,372, 0,254 en 0,212.
De rûchheid fan it etste gebiet nimt net signifikant ta mei tanimmende etsdjipte. It is fûn dat de temperatuer nedich foar de reaksje tusken diamant en HM etsmiddel boppe 700 ° C is.
De resultaten fan 'e stúdzje litte sjen dat FeCoB diamanten effektyf kin ferwiderje op in folle flugger taryf dan Fe of Co allinich.
Post tiid: Aug-31-2023