Diamond and Related Materials ամսագրում կատարված նոր ուսումնասիրությունը կենտրոնանում է բազմաբյուրեղ ադամանդի փորագրման վրա FeCoB փորագրիչով՝ նախշեր ձևավորելու համար: Այս բարելավված տեխնոլոգիական նորամուծությունների արդյունքում ադամանդե մակերեսները կարելի է ձեռք բերել առանց վնասելու և ավելի քիչ թերություններով:
Հետազոտություն. Ալմաստի տարածական ընտրողական փորագրում պինդ վիճակում՝ օգտագործելով FeCoB ֆոտոլիտոգրաֆիկ նախշով: Պատկերի վարկ՝ Բյորն Վիլեզիչ/Shutterstock.com
Պինդ վիճակում դիֆուզիոն գործընթացի միջոցով FeCoB նանաբյուրեղային թաղանթները (Fe:Co:B=60:20:20, ատոմային հարաբերակցություն) կարող են հասնել ցանցի թիրախավորման և միկրոկառուցվածքում ադամանդների վերացմանը:
Ադամանդներն ունեն յուրահատուկ կենսաքիմիական և տեսողական հատկություններ, ինչպես նաև բարձր առաձգականություն և ամրություն։ Նրա ծայրահեղ դիմացկունությունը առաջընթացի կարևոր աղբյուր է գերճշգրիտ հաստոցների (ադամանդի շրջադարձային տեխնոլոգիա) և հարյուրավոր GPa-ի սահմաններում ծայրահեղ ճնշումների ճանապարհին:
Քիմիական անթափանցելիությունը, տեսողական ամրությունը և կենսաբանական ակտիվությունը մեծացնում են համակարգերի նախագծման հնարավորությունները, որոնք օգտագործում են այդ ֆունկցիոնալ հատկությունները: Diamond-ը իր անունն է ձեռք բերել մեխատրոնիկայի, օպտիկայի, սենսորների և տվյալների կառավարման ոլորտներում:
Դրանց կիրառումը հնարավոր դարձնելու համար ադամանդների և դրանց նախշի միացումը ակնհայտ խնդիրներ է ստեղծում։ Ռեակտիվ իոնային փորագրումը (RIE), ինդուկտիվ զուգորդված պլազման (ICP) և էլեկտրոնային ճառագայթով առաջացած փորագրումը գոյություն ունեցող գործընթացային համակարգերի օրինակներ են, որոնք օգտագործում են փորագրման տեխնիկա (EBIE):
Ադամանդի կառուցվածքները ստեղծվում են նաև լազերային և կենտրոնացված իոնային ճառագայթների (FIB) մշակման տեխնիկայի միջոցով: Պատրաստման այս տեխնիկայի նպատակն է արագացնել շերտազատումը, ինչպես նաև թույլ տալ լայնածավալ մասշտաբները հաջորդական արտադրական կառույցներում: Այս գործընթացներում օգտագործվում են հեղուկ փորագրիչներ (պլազմա, գազեր և հեղուկ լուծույթներ), ինչը սահմանափակում է հասանելի երկրաչափական բարդությունը:
Այս բեկումնային աշխատանքն ուսումնասիրում է նյութի հեռացումը քիմիական գոլորշիների առաջացման միջոցով և մակերևույթի վրա ստեղծում է բազմաբյուրեղ ադամանդ FeCoB-ով (Fe:Co:B, 60:20:20 ատոմային տոկոս): Հիմնական ուշադրությունը դարձվում է TM մոդելների ստեղծմանը ադամանդների մեջ մետրային մասշտաբի կառույցների ճշգրիտ փորագրման համար։ Ներքևում գտնվող ադամանդը կապվում է նանոբյուրեղային FeCoB-ին 700-ից 900°C ջերմաստիճանում 30-90 րոպե ջերմային մշակման միջոցով:
Ադամանդի նմուշի անձեռնմխելի շերտը ցույց է տալիս հիմքում ընկած պոլիբյուրեղային միկրոկառուցվածքը: Կոշտությունը (Ra) յուրաքանչյուր կոնկրետ մասնիկի ներսում եղել է 3,84 ± 0,47 նմ, իսկ մակերեսի ընդհանուր կոպտությունը՝ 9,6 ± 1,2 նմ: Տեղադրված FeCoB մետաղական շերտի կոպտությունը (մեկ ադամանդի հատիկի սահմաններում) 3,39 ± 0,26 նմ է, իսկ շերտի բարձրությունը՝ 100 ± 10 նմ։
800°C-ում 30 րոպե եռացնելուց հետո մետաղի մակերեսի հաստությունը ավելացել է մինչև 600 ± 100 նմ, իսկ մակերեսի կոշտությունը (Ra)՝ 224 ± 22 նմ։ Հալման ընթացքում ածխածնի ատոմները ցրվում են FeCoB շերտի մեջ, ինչի արդյունքում մեծանում է չափը։
100 նմ հաստությամբ FeCoB շերտերով երեք նմուշներ ջեռուցվել են համապատասխանաբար 700, 800 և 900°C ջերմաստիճաններում: Երբ ջերմաստիճանի միջակայքը 700°C-ից ցածր է, ադամանդի և FeCoB-ի միջև զգալի կապ չկա, և հիդրոթերմային մշակումից հետո շատ քիչ նյութ է հեռացվում: Նյութի հեռացումն ուժեղացված է մինչև 800 °C-ից բարձր ջերմաստիճան:
Երբ ջերմաստիճանը հասավ 900°C, փորագրման արագությունը երկու անգամ ավելացավ՝ համեմատած 800°C ջերմաստիճանի: Այնուամենայնիվ, փորագրված շրջանի պրոֆիլը շատ տարբերվում է իմպլանտացված փորագրման հաջորդականություններից (FeCoB):
Սխեման, որը ցույց է տալիս պինդ վիճակի փորագրիչի վիզուալիզացիան՝ օրինակ ստեղծելու համար. ադամանդի տարածականորեն ընտրովի պինդ վիճակի փորագրում, օգտագործելով ֆոտոլիթոգրաֆիկ ձևավորված FeCoB: Պատկերի վարկ. Van Z. and Shankar MR et al., Diamonds and Related Materials:
Ադամանդների վրա 100 նմ հաստությամբ FeCoB նմուշները մշակվել են 800°C ջերմաստիճանում համապատասխանաբար 30, 60 և 90 րոպե:
Փորագրված տարածքի կոշտությունը (Ra) որոշվել է որպես արձագանքման ժամանակի ֆունկցիա 800°C-ում: Նմուշների կարծրությունը 30, 60 և 90 րոպե թրմելուց հետո համապատասխանաբար կազմել է 186±28 նմ, 203±26 նմ և 212±30 նմ: 500, 800 կամ 100 նմ փորագրման խորությամբ փորագրված հատվածի կոշտության հարաբերակցությունը (RD) փորագրության խորությանը համապատասխանաբար կազմում է 0,372, 0,254 և 0,212:
Փորագրված տարածքի կոշտությունը էապես չի ավելանում փորագրման խորության մեծացման հետ: Պարզվել է, որ ադամանդի և HM փորագրման ռեակցիայի համար պահանջվող ջերմաստիճանը գերազանցում է 700°C-ը:
Հետազոտության արդյունքները ցույց են տալիս, որ FeCoB-ը կարող է արդյունավետորեն հեռացնել ադամանդները շատ ավելի արագ տեմպերով, քան միայն Fe-ը կամ Co-ն:
Հրապարակման ժամանակը՝ օգ-31-2023