Ný rannsókn í tímaritinu Diamond and Related Materials beinist að ætingu fjölkristallaðs demants með FeCoB etsefni til að mynda mynstur. Sem afleiðing af þessum bættu tækninýjungum er hægt að fá demantsyfirborð án skemmda og með færri galla.
Rannsóknir: Staðbundin sértæk æting á demanti í föstu formi með FeCoB með ljóslitógrafísku mynstri. Myndinneign: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
Með dreifingarferlinu í föstu formi geta FeCoB nanókristallaðar kvikmyndir (Fe:Co:B=60:20:20, atómhlutfall) náð grindarmiðun og útrýmingu demöntum í örbyggingunni.
Demantar hafa einstaka lífefnafræðilega og sjónræna eiginleika sem og mikla mýkt og styrk. Mikil ending þess er mikilvæg uppspretta framfara í ofurnákvæmni vinnslu (demantabeygjutækni) og leiðin til mikillar þrýstings á bilinu hundruð GPa.
Ógegndræpi efna, sjónræn ending og líffræðileg virkni auka hönnunarmöguleika kerfa sem nota þessa virknieiginleika. Diamond hefur getið sér gott orð á sviði véltækni, ljósfræði, skynjara og gagnastjórnun.
Til að gera notkun þeirra kleift, skapar tenging demönta og mynstur þeirra augljós vandamál. Reactive ion etsing (RIE), inductively coupled plasma (ICP) og rafeindageislaframkallað ets eru dæmi um núverandi vinnslukerfi sem nota etsunartækni (EBIE).
Demantarbyggingar eru einnig búnar til með því að nota leysi- og fókusjóngeisla (FIB) vinnsluaðferðir. Markmið þessarar framleiðslutækni er að flýta fyrir delamination sem og að leyfa kvarða yfir stór svæði í röð framleiðslumannvirkja. Þessi ferli nota fljótandi etsefni (plasma, lofttegundir og fljótandi lausnir), sem takmarkar rúmfræðilega flókið sem hægt er að ná.
Þetta byltingarkennda verk rannsakar brottnám efnis með efnagufumyndun og býr til fjölkristallaðan demantur með FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 atómprósent) á yfirborðinu. Aðaláherslan er lögð á gerð TM líkana fyrir nákvæma ætingu á metraskala mannvirkjum í demöntum. Undirliggjandi demantur er tengdur við nanókristallaða FeCoB með hitameðferð við 700 til 900°C í 30 til 90 mínútur.
Ósnortið lag af demantssýni gefur til kynna undirliggjandi fjölkristallaða örbyggingu. Grófleiki (Ra) í hverri tiltekinni ögn var 3,84 ± 0,47 nm, og heildar yfirborðsgrófleiki var 9,6 ± 1,2 nm. Grófleiki (innan eins demantskorns) ígrædds FeCoB málmlags er 3,39 ± 0,26 nm og hæð lagsins er 100 ± 10 nm.
Eftir glæðingu við 800°C í 30 mínútur jókst yfirborðsþykktin á málmi í 600 ± 100 nm og yfirborðsgrófleiki (Ra) jókst í 224 ± 22 nm. Við glæðingu dreifist kolefnisatóm inn í FeCoB lagið, sem leiðir til aukningar í stærð.
Þrjú sýni með FeCoB lögum sem voru 100 nm þykk voru hituð við hitastig 700, 800 og 900°C, í sömu röð. Þegar hitastigið er undir 700°C er engin marktæk tenging á milli demants og FeCoB og mjög lítið efni er fjarlægt eftir vatnshitameðferð. Fjarlæging efnis er aukinn upp í hitastig yfir 800 °C.
Þegar hitastigið náði 900°C jókst ætingarhraði tvisvar samanborið við 800°C hita. Hins vegar er snið æta svæðisins mjög frábrugðið því sem ígræddu ætaröðunum (FeCoB) er.
Skýringarmynd sem sýnir sjónræna ætingu í föstu formi til að búa til mynstur: Staðbundin æting á tígli í föstu formi með því að nota ljóslitógrafískt mynstrað FeCoB. Myndinneign: Van Z. og Shankar MR o.fl., Diamonds and Related Materials.
FeCoB sýni 100 nm þykk á demöntum voru unnin við 800°C í 30, 60 og 90 mínútur, í sömu röð.
Grófleiki (Ra) á grafið svæði var ákvarðaður sem fall af viðbragðstíma við 800°C. Hörku sýnanna eftir glæðingu í 30, 60 og 90 mínútur var 186±28 nm, 203±26 nm og 212±30 nm, í sömu röð. Með ætingu dýpt 500, 800 eða 100 nm er hlutfallið (RD) grófleika grafa svæðisins og ætingardýptarinnar 0,372, 0,254 og 0,212, í sömu röð.
Grófleiki æta svæðisins eykst ekki verulega með aukinni ætingardýpt. Í ljós hefur komið að hitastigið sem þarf fyrir hvarfið milli demants og HM etsefnis er yfir 700°C.
Niðurstöður rannsóknarinnar sýna að FeCoB getur í raun fjarlægt demöntum á mun hraðari hraða en annað hvort Fe eða Co eitt og sér.
Pósttími: 31. ágúst 2023