ჟურნალში Diamond and Related Materials გამოქვეყნებული ახალი კვლევა ფოკუსირებულია პოლიკრისტალური ალმასის ფორმირებაზე FeCoB ეტანტით შაბლონების ფორმირებისთვის. ამ გაუმჯობესებული ტექნოლოგიური ინოვაციების შედეგად, ალმასის ზედაპირის მიღება შესაძლებელია დაზიანების გარეშე და ნაკლები დეფექტებით.
კვლევა: ალმასის სივრცითი შერჩევითი ჭურვი მყარ მდგომარეობაში FeCoB-ის გამოყენებით ფოტოლითოგრაფიული ნიმუშით. სურათის კრედიტი: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
მყარი მდგომარეობის დიფუზიის პროცესის მეშვეობით, FeCoB ნანოკრისტალურ ფილებს (Fe:Co:B=60:20:20, ატომური თანაფარდობა) შეუძლიათ მიაღწიონ გისოსების დამიზნებას და ბრილიანტის აღმოფხვრას მიკროსტრუქტურაში.
ბრილიანტებს აქვთ უნიკალური ბიოქიმიური და ვიზუალური თვისებები, ასევე მაღალი ელასტიურობა და სიმტკიცე. მისი ექსტრემალური გამძლეობა არის პროგრესის მნიშვნელოვანი წყარო ულტრა ზუსტი დამუშავების (ბრილიანტის გადაქცევის ტექნოლოგია) და გზა უკიდურესი წნევისკენ ასობით GPa-ს დიაპაზონში.
ქიმიური გაუვალობა, ვიზუალური გამძლეობა და ბიოლოგიური აქტივობა ზრდის სისტემების დიზაინის შესაძლებლობებს, რომლებიც იყენებენ ამ ფუნქციურ თვისებებს. Diamond-მა გაითქვა სახელი მექატრონიკის, ოპტიკის, სენსორების და მონაცემთა მართვის სფეროებში.
მათი გამოყენების გასააქტიურებლად, ბრილიანტების შეერთება და მათი ნიმუში აშკარა პრობლემებს ქმნის. რეაქტიული იონური გრავირება (RIE), ინდუქციურად შეწყვილებული პლაზმა (ICP) და ელექტრონული სხივით გამოწვეული გრავირება არის არსებული პროცესის სისტემების მაგალითები, რომლებიც იყენებენ ოქროვის ტექნიკას (EBIE).
ალმასის სტრუქტურები ასევე იქმნება ლაზერული და ფოკუსირებული იონის სხივის (FIB) დამუშავების ტექნიკის გამოყენებით. ამ ფაბრიკაციის ტექნიკის მიზანია დააჩქაროს დელამინაცია, ასევე დაუშვას მასშტაბირება დიდი ტერიტორიებზე თანმიმდევრული წარმოების სტრუქტურებში. ამ პროცესებში გამოიყენება თხევადი ეტჩანტები (პლაზმა, აირები და თხევადი ხსნარები), რაც ზღუდავს მისაღწევ გეომეტრიულ სირთულეს.
ეს ინოვაციური ნამუშევარი შეისწავლის მასალის აბლაციას ქიმიური ორთქლის წარმოქმნით და ქმნის პოლიკრისტალურ ალმასს FeCoB-ით (Fe:Co:B, 60:20:20 ატომური პროცენტი) ზედაპირზე. მთავარი ყურადღება ეთმობა TM მოდელების შექმნას მეტრის მასშტაბის სტრუქტურების ბრილიანტების ზუსტი ოქროვისთვის. ძირი ალმასი მიბმულია ნანოკრისტალურ FeCoB-თან თერმული დამუშავებით 700-დან 900°C-მდე 30-დან 90 წუთის განმავლობაში.
ალმასის ნიმუშის ხელუხლებელი ფენა მიუთითებს პოლიკრისტალურ მიკროსტრუქტურაზე. უხეშობა (Ra) თითოეულ კონკრეტულ ნაწილაკში იყო 3,84 ± 0,47 ნმ, ხოლო ზედაპირის მთლიანი უხეშობა იყო 9,6 ± 1,2 ნმ. ჩანერგილი FeCoB ლითონის ფენის უხეშობა (ერთი ალმასის მარცვლის ფარგლებში) არის 3,39 ± 0,26 ნმ, ხოლო ფენის სიმაღლე 100 ± 10 ნმ.
30 წუთის განმავლობაში 800°C-ზე დადუღების შემდეგ, ლითონის ზედაპირის სისქე გაიზარდა 600 ± 100 ნმ-მდე, ხოლო ზედაპირის უხეშობა (Ra) გაიზარდა 224 ± 22 ნმ-მდე. ანეილირების დროს ნახშირბადის ატომები დიფუზირდება FeCoB ფენაში, რის შედეგადაც იზრდება ზომა.
სამი ნიმუში FeCoB ფენით 100 ნმ სისქით გაცხელდა 700, 800 და 900°C ტემპერატურაზე, შესაბამისად. როდესაც ტემპერატურული დიაპაზონი 700°C-ზე დაბალია, ალმასსა და FeCoB-ს შორის მნიშვნელოვანი კავშირი არ არის და ჰიდროთერმული დამუშავების შემდეგ ძალიან ცოტა მასალა მოიხსნება. მასალის მოცილება გაუმჯობესებულია 800 °C-ზე ზემოთ ტემპერატურამდე.
როდესაც ტემპერატურა 900°C-ს მიაღწია, ჭურვის სიჩქარე ორჯერ გაიზარდა 800°C ტემპერატურასთან შედარებით. თუმცა, ამოტვიფრული რეგიონის პროფილი ძლიერ განსხვავდება იმპლანტირებული ეჩის თანმიმდევრობისგან (FeCoB).
სქემატური, რომელიც გვიჩვენებს მყარი მდგომარეობის ეტკანტის ვიზუალიზაციას ნიმუშის შესაქმნელად: ალმასის სივრცით შერჩევითი მყარი მდგომარეობის გრავირება ფოტოლითოგრაფიული ნიმუშის FeCoB-ის გამოყენებით. გამოსახულების კრედიტი: ვან ზ. და შანკარ მრ და სხვ., ბრილიანტები და დაკავშირებული მასალები.
ალმასებზე 100 ნმ სისქის FeCoB ნიმუშები დამუშავდა 800°C ტემპერატურაზე 30, 60 და 90 წუთის განმავლობაში, შესაბამისად.
გრავირებული უბნის უხეშობა (Ra) განისაზღვრა რეაგირების დროის ფუნქციით 800°C-ზე. სინჯების სიმტკიცე 30, 60 და 90 წუთის განმავლობაში ადუღების შემდეგ იყო 186±28 ნმ, 203±26 ნმ და 212±30 ნმ, შესაბამისად. 500, 800 ან 100 ნმ სიღრმით, ამოტვიფრული უბნის უხეშობის თანაფარდობა (RD) ამოღების სიღრმესთან არის 0,372, 0,254 და 0,212, შესაბამისად.
ამოტვიფრული უბნის უხეშობა მნიშვნელოვნად არ მატულობს აკრავის სიღრმის მატებასთან ერთად. აღმოჩნდა, რომ ალმასსა და HM ეტანტს შორის რეაქციისთვის საჭირო ტემპერატურა 700°C-ზე მეტია.
კვლევის შედეგები აჩვენებს, რომ FeCoB-ს შეუძლია ბრილიანტების ეფექტურად ამოღება ბევრად უფრო სწრაფი სიჩქარით, ვიდრე მარტო Fe ან Co.
გამოქვეყნების დრო: აგვისტო-31-2023