Lêkolînek nû ya di kovara Diamond and Related Materials de balê dikişîne ser xêzkirina almasa polîkrîstalîn a bi etchant FeCoB ji bo çêkirina nîgaran. Di encama van nûvekirinên teknolojîk ên pêşkeftî de, rûberên elmasê bêyî zirar û kêmasiyên kêm têne bidestxistin.
Lêkolîn: Zehfkirina bijartî ya cîhê ya almasê di rewşek zexm de bi karanîna FeCoB bi şêwazek fotolîtografîk. Krediya wêneyê: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
Bi pêvajoya belavkirina statûya hişk, fîlimên nanokristalîn ên FeCoB (Fe:Co:B=60:20:20, rêjeya atomî) dikarin bigihîjin armanckirina lat û ji holê rakirina almasan di mîkrostrukturê de.
Elmas xwedan taybetmendiyên biyokîmyayî û dîtbarî yên bêhempa, û her weha elasticbûn û hêzek bilind in. Dijminiya wê ya zehf çavkaniyek girîng a pêşkeftinê ye di makînekirina pir rast de (teknolojiya zivirîna almasê) û rê li ber zextên giran ên di navbera bi sedan GPa de ye.
Nerazîbûna kîmyewî, domdariya dîtbar û çalakiya biyolojîkî îmkanên sêwirana pergalên ku van taybetmendiyên fonksiyonel bikar tînin zêde dike. Diamond di warên mekatronîk, optîk, sensor û rêveberiya daneyê de navek ji xwe re çêkiriye.
Ji bo ku bikaribe sepana wan were girêdan, girêdana almas û şêwaza wan pirsgirêkên eşkere diafirîne. Etching ion reaktîf (RIE), plasma bi hevgirtî (ICP), û tîrêjên elektronîk etching induced mînakên pergalên pêvajoyê yên heyî yên ku teknîkên etching (EBIE) bikar tînin.
Strukturên almasê jî bi karanîna teknîkên hilberandina lazer û tîrêjê ionê yên baldar (FIB) têne afirandin. Armanca vê teknîka çêkirinê ew e ku bilezkirina delamînasyonê û her weha rê bide pîvandina li ser deverên mezin di strukturên hilberînê yên li dû hev de. Van pêvajoyan etchants şil (plazma, gaz, û çareseriyên şil) bikar tînin, ku tevliheviya geometrîkî ya ku bi dest dikeve sînordar dike.
Ev xebata serpêhatî bi hilberîna buhara kîmyewî ve zeliqandina maddeyan lêkolîn dike û almasa pirkristal bi FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 ji sedî atomî) li ser rûyê erdê diafirîne. Bala sereke ji afirandina modelên TM-yê re ji bo xêzkirina rastîn a strukturên pîvan-pîvana di almasan de tê dayîn. Almasa bingehîn ji 30 heta 90 hûrdeman ji 700 heta 900 ° C bi dermankirina germê bi nanokristalîn FeCoB ve tê girêdan.
Tebeqek bêkêmasî ya nimûneya almasê mîkrosaziyek polîkristalîn a bingehîn nîşan dide. Zehmetiya (Ra) di hundurê her perçeyek taybetî de 3,84 ± 0,47 nm bû, û hişkiya rûyê tevahî 9,6 ± 1,2 nm bû. Zehmetiya (di nav yek gewriyek almasê de) ya tebeqeya metalê ya FeCoB-ê ya pêçandî 3,39 ± 0,26 nm e, û bilindahiya qatê 100 ± 10 nm e.
Piştî ku di 800 ° C de ji bo 30 hûrdeman dişewitîne, qalindahiya rûbera metalê 600 ± 100 nm zêde bû, û ziraviya rû (Ra) gihîşt 224 ± 22 nm. Di dema helandinê de, atomên karbonê di qata FeCoB de belav dibin, di encamê de mezinahî zêde dibe.
Sê nimûneyên bi qatên FeCoB yên 100 nm qalind bi rêzê li germahiyên 700, 800 û 900 °C hatin germ kirin. Dema ku germahiya di binê 700 ° C de ye, di navbera almas û FeCoB de têkiliyek girîng tune, û piştî dermankirina hîdrotermîk materyalek pir hindik tê rakirin. Rakirina materyalê heya germahiyên li jor 800 °C zêde dibe.
Dema ku germahî gihîşt 900 ° C, rêjeya etching li gorî germahiya 800 ° C du caran zêde bû. Lêbelê, profîla devera etched ji ya rêzikên etch-ê yên pêçandî (FeCoB) pir cûda ye.
Skematîk nîgarkêşana etchantek rewşa zexm nîşan dide da ku nexşeyek biafirîne: Bi cîhûwarî hilbijartî ya rewşa zexm a almasê bi karanîna FeCoB-a bi şêweya fotolîtografî. Krediya wêneyê: Van Z. and Shankar MR et al., Diamonds and Related Materials.
Nimûneyên FeCoB yên 100 nm qalind li ser almasan di 800°C de, bi rêzê, 30, 60 û 90 hûrdeman hatin hilberandin.
Zehmetiya (Ra) ya qada gravkirî wekî fonksiyonek dema bersivê di 800 ° C de hate destnîşankirin. Zehmetiya nimûneyan piştî 30, 60 û 90 hûrdeman 186±28 nm, 203±26 nm û 212±30 nm bû. Bi kûrahiya etchê ya 500, 800, an 100 nm re, rêjeya (RD) ya hişkiya devera xêzkirî bi kûrahiya etchê re 0,372, 0,254, û 0,212 e.
Zehmetiya qada eçkirinê bi zêdekirina kûrahiya xêzkirinê pir zêde zêde nabe. Hat dîtin ku germahiya ku ji bo reaksiyona di navbera elmas û etchant HM de hewce dike ji 700 °C zêdetir e.
Encamên lêkolînê destnîşan dikin ku FeCoB dikare almasan bi rêjeyek pir zûtir ji Fe an Co tenê bi bandor rake.
Dema şandinê: Tebax-31-2023