Diamond and Related Materials журналындагы жаңы изилдөө покристаллдуу алмазды FeCoB стихиясы менен оюп калыптандырууга багытталган. Бул өркүндөтүлгөн технологиялык инновациялардын натыйжасында алмаз беттери бузулбастан жана азыраак кемчиликтер менен алынышы мүмкүн.
Изилдөө: Фотолитографиялык үлгү менен FeCoB колдонуу менен катуу абалда алмаздын мейкиндик тандалма оюу. Сүрөт кредити: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
Катуу абалдагы диффузия процесси аркылуу FeCoB нанокристаллдык пленкалар (Fe:Co:B=60:20:20, атомдук катышы) микроструктурадагы бриллианттарды торчо максаттуу жана жок кылууга жетише алат.
Бриллианттар уникалдуу биохимиялык жана визуалдык сапаттарга, ошондой эле жогорку ийкемдүүлүккө жана күчкө ээ. Анын өтө бышыктыгы ультра тактыкта иштетүүдө (бриллиант айландыруу технологиясы) прогресстин маанилүү булагы жана жүздөгөн GPa диапазонундагы экстремалдык басымдарга жол.
Химиялык өткөрбөөчүлүк, көрүү туруктуулугу жана биологиялык активдүүлүк бул функционалдык сапаттарды колдонгон системалардын долбоорлоо мүмкүнчүлүктөрүн жогорулатат. Алмаз мехатроника, оптика, сенсорлор жана маалыматтарды башкаруу тармактарында өзүнүн атын чыгарган.
Аларды колдонууга мүмкүнчүлүк берүү үчүн, алмаздарды жана алардын үлгүлөрүн бириктирүү ачык көйгөйлөрдү жаратат. Реактивдүү иондук офорт (RIE), индуктивдүү кошулган плазма (ICP) жана электрон нурунун индукцияланган офорттору - оюу ыкмаларын (EBIE) колдонгон учурдагы процесстик системалардын мисалдары.
Алмаз структуралары да лазердик жана багытталган ион нурун (FIB) иштетүү ыкмаларын колдонуу менен түзүлөт. Бул өндүрүштүк техниканын максаты - деламинацияны тездетүү, ошондой эле ырааттуу өндүрүш түзүмдөрүндө чоң аянттарга масштабдоону камсыз кылуу. Бул процесстерде геометриялык татаалдыкты чектеген суюктуктар (плазма, газдар жана суюк эритмелер) колдонулат.
Бул жаңылоочу иш химиялык бууларды түзүү аркылуу материалдын абляциясын изилдейт жана бетинде FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 атомдук пайыз) менен поликристаллдуу алмазды жаратат. Негизги көңүл бриллианттарда метрлик конструкцияларды так оюп түшүрүү үчүн ТМ моделдерин түзүүгө бурулат. Негизги алмаз нанокристаллдык FeCoB менен 700дөн 900°Сге чейинки температурада 30—90 мүнөттө жылуулук менен иштетилет.
Алмаз үлгүсүнүн бузулбаган катмары астындагы поликристаллдык микроструктураны көрсөтөт. Ар бир конкреттүү бөлүкчөнүн ичиндеги оройлук (Ra) 3,84 ± 0,47 нм, ал эми бетинин жалпы тегиздиги 9,6 ± 1,2 нм болгон. Имплантацияланган FeCoB металл катмарынын оройлугу (бир алмаз данынын ичинде) 3,39 ± 0,26 нм, катмардын бийиктиги 100 ± 10 нм.
800°C температурада 30 мүнөткө күйгүзгөндөн кийин металлдын бетинин калыңдыгы 600 ± 100 нмге чейин көбөйүп, беттик тегиздик (Ra) 224 ± 22 нмге чейин өскөн. Күйүү учурунда көмүртек атомдору FeCoB катмарына диффузияланат, натыйжада өлчөмү чоңоёт.
Калыңдыгы 100 нм FeCoB катмарлары бар үч үлгү тиешелүүлүгүнө жараша 700, 800 жана 900°C температурада ысытылган. Температура диапазону 700°Сден төмөн болгондо алмаз менен FeCoB ортосунда олуттуу байланыш болбойт жана гидротермикалык тазалоодон кийин өтө аз материал алынып салынат. Материалды алып салуу 800 °Cден жогору температурага чейин жогорулайт.
Температура 900°Сге жеткенде, 800°С температурага салыштырганда оюу ылдамдыгы эки эсе өскөн. Бирок, оюп түшүрүлгөн аймактын профили имплантацияланган этч ырааттуулугунан (FeCoB) абдан айырмаланат.
Үлгү түзүү үчүн катуу абалдагы очарттын визуализациясын көрсөтүүчү схема: Фотолитографиялык үлгүдөгү FeCoB жардамы менен алмаздын мейкиндиктен тандалып алынган катуу абалындагы оюу. Сүрөт кредит: Van Z. and Shankar MR et al., Diamonds and Related Materials.
Алмаздагы калыңдыгы 100 нм FeCoB үлгүлөрү 800°C 30, 60 жана 90 мүнөттө иштетилген.
Оюлган аймактын бүдүрлүүлүгү (Ra) 800°Сдеги жооп убактысынын функциясы катары аныкталган. Үлгүлөрдүн катуулугу 30, 60 жана 90 мүнөттөн кийин 186±28 нм, 203±26 нм жана 212±30 нм болгон. Эч тереңдиги 500, 800 же 100 нм болгондо, оюп түшүрүлгөн аянттын бүдүр-бүрүлүүлүгүнүн кыртыш тереңдигине болгон катышы (RD) тиешелүүлүгүнө жараша 0,372, 0,254 жана 0,212 түзөт.
Оюлган аянттын бүдүрлүүлүгү оюу тереңдигинин көбөйүшү менен анчалык көбөйбөйт. Алмаз менен HM эхангынын ортосундагы реакция үчүн талап кылынган температура 700°Сден ашары аныкталган.
Изилдөөнүн натыйжалары көрсөткөндөй, FeCoB бриллианттарды бир гана Fe же Co менен караганда алда канча тезирээк алып салышы мүмкүн.
Посттун убактысы: 31-август-2023