Eng nei Etude an der Zäitschrëft Diamond and Related Materials konzentréiert sech op d'Ätzung vu polykristallinem Diamant mat FeCoB Ätz fir Musteren ze bilden. Als Resultat vun dësen verbesserten technologeschen Innovatiounen kënnen Diamantflächen ouni Schued a mat manner Mängel kritt ginn.
Fuerschung: Raum selektiv Ässung vum Diamant am festen Zoustand mat FeCoB mat engem photolithographesche Muster. Bildkreditt: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
Duerch de Feststoffdiffusiounsprozess kënnen FeCoB nanokristallin Filmer (Fe: Co: B = 60:20:20, Atomverhältnis) Gitterzielung an Eliminatioun vun Diamanten an der Mikrostruktur erreechen.
Diamanten hunn eenzegaarteg biochemesch a visuell Qualitéiten, souwéi héich Elastizitéit a Kraaft. Seng extrem Haltbarkeet ass eng wichteg Quell vu Fortschrëtter an der ultra Präzisiounsbearbeitung (Diamant Dréitechnologie) an de Wee zu extremen Drock am Beräich vun Honnerte vu GPa.
Chemesch Impermeabilitéit, visuell Haltbarkeet a biologesch Aktivitéit erhéijen d'Designméiglechkeete vu Systemer déi dës funktionell Qualitéite benotzen. Diamond huet sech an de Beräicher Mechatronik, Optik, Sensoren an Datemanagement en Numm gemaach.
Fir hir Uwendung z'erméiglechen, kreéieren d'Bindung vun Diamanten an hiert Muster offensichtlech Probleemer. Reaktiv Ion Ätzen (RIE), induktiv gekoppelt Plasma (ICP), an Elektronenstrahl-induzéiert Ätzen si Beispiller vu existente Prozesssystemer déi Ätstechniken (EBIE) benotzen.
Diamantstrukture ginn och erstallt mat Laser a fokusséierten Ionenstrahl (FIB) Veraarbechtungstechniken. D'Zil vun dëser Fabrikatiounstechnik ass d'Delaminatioun ze beschleunegen an och d'Skaléierung iwwer grouss Flächen a successive Produktiounsstrukturen z'erméiglechen. Dës Prozesser benotzen flësseg Ätzmëttel (Plasma, Gasen a flësseg Léisungen), wat d'geometresch Komplexitéit erreechbar limitéiert.
Dës banebriechend Aarbecht studéiert d'Materialablatioun duerch chemesch Dampgeneratioun a kreéiert polykristallin Diamant mat FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 Atomprozent) op der Uewerfläch. D'Haaptaufgab gëtt op d'Schafung vun TM Modeller bezuelt fir präzis Ätzen vu Meter-Skala Strukturen an Diamanten. Den ënnerierdesche Diamant ass mat der nanokristallinem FeCoB gebonnen duerch Wärmebehandlung bei 700 bis 900 ° C fir 30 bis 90 Minutten.
Eng intakt Schicht vun enger Diamantprobe weist eng ënnerierdesch polykristallin Mikrostruktur un. D'Rauwheet (Ra) bannent all bestëmmte Partikel war 3,84 ± 0,47 nm, an d'total Uewerflächrauheet war 9,6 ± 1,2 nm. D'Rauwheet (bannent engem Diamantkorn) vun der implantéierter FeCoB Metallschicht ass 3,39 ± 0,26 nm, an d'Schichthéicht ass 100 ± 10 nm.
No annealing bei 800 ° C fir 30 min, d'Metall Uewerfläch deck op 600 ± 100 nm eropgaang, an der Uewerfläch roughness (Ra) erop op 224 ± 22 nm. Wärend der Glühung diffusen Kuelestoffatome an d'FeCoB Schicht, wat zu enger Erhéijung vun der Gréisst resultéiert.
Dräi Proben mat FeCoB Schichten 100 nm déck goufen bei Temperaturen vu 700, 800 an 900 ° C erhëtzt, respektiv. Wann d'Temperaturberäich ënner 700 ° C ass, gëtt et keng bedeitend Bindung tëscht Diamant a FeCoB, a ganz wéineg Material gëtt no der hydrothermescher Behandlung geläscht. D'Materialentfernung gëtt verbessert bis Temperaturen iwwer 800 °C.
Wann d'Temperatur 900 ° C erreecht huet, ass d'Ätstquote zweemol eropgaang am Verglach mat der Temperatur vun 800 ° C. Wéi och ëmmer, de Profil vun der geätzter Regioun ass ganz anescht wéi dee vun den implantéierten Ätzsequenzen (FeCoB).
Schematesch weist d'Visualiséierung vun engem Feststoff Äss fir e Muster ze kreéieren: Raum selektiv Feststoff Ässung vum Diamant mat photolithographesch Muster FeCoB. Bildkreditt: Van Z. and Shankar MR et al., Diamonds and Related Materials.
FeCoB Proben 100 nm déck op Diamanten goufen bei 800 ° C fir 30, 60 an 90 Minutten respektiv veraarbecht.
D'Rauwheet (Ra) vum gravéierte Gebitt gouf als Funktioun vun der Äntwertzäit bei 800 ° C bestëmmt. D'hardness vun de Echantillon no annealing fir 30, 60 an 90 Minutten war 186 ± 28 nm, 203 ± 26 nm an 212 ± 30 nm, respektiv. Mat enger Ätzdéift vu 500, 800 oder 100 nm ass de Verhältnis (RD) vun der Rauhheet vum gravéierte Gebitt op d'Ätzdéift 0,372, 0,254, respektiv 0,212.
D'Rauwheet vum Ätzgebitt erhéicht net wesentlech mat der Erhéijung vun der Ätsdéift. Et gouf erausfonnt datt d'Temperatur erfuerderlech fir d'Reaktioun tëscht Diamant an HM Ätzmëttel iwwer 700 ° C ass.
D'Resultater vun der Studie weisen datt FeCoB effektiv Diamanten mat engem vill méi séieren Taux ewechhuelen kann wéi entweder Fe oder Co eleng.
Post Zäit: Aug-31-2023