Naujame žurnale Diamond and Related Materials atliktame tyrime pagrindinis dėmesys skiriamas polikristalinio deimantų ėsdymui su FeCoB ėsdintuvu, kad būtų suformuoti raštai. Dėl šių patobulintų technologinių naujovių deimantiniai paviršiai gali būti gauti be pažeidimų ir su mažiau defektų.
Tyrimas: erdvinis selektyvus deimanto ėsdinimas kietoje būsenoje naudojant FeCoB su fotolitografiniu raštu. Vaizdo kreditas: Bjorn Wilezic / Shutterstock.com
Per kietojo kūno difuzijos procesą FeCoB nanokristalinės plėvelės (Fe: Co: B = 60:20:20, atominis santykis) gali pasiekti tinklelį ir pašalinti deimantus mikrostruktūroje.
Deimantai pasižymi unikaliomis biocheminėmis ir vizualinėmis savybėmis, taip pat dideliu elastingumu ir stiprumu. Jo ypatingas ilgaamžiškumas yra svarbus itin tikslaus apdirbimo (deimantinio tekinimo technologijos) pažangos šaltinis ir kelias į ekstremalų šimtų GPa slėgį.
Cheminis nepralaidumas, vizualinis ilgaamžiškumas ir biologinis aktyvumas padidina sistemų, naudojančių šias funkcines savybes, projektavimo galimybes. Diamond išgarsėjo mechatronikos, optikos, jutiklių ir duomenų valdymo srityse.
Kad deimantai būtų pritaikyti, deimantai ir jų raštas sukuria akivaizdžių problemų. Reaktyvusis jonų ėsdinimas (RIE), induktyviai susietos plazmos (ICP) ir elektronų pluošto sukeltas ėsdinimas yra esamų proceso sistemų, kuriose naudojami ėsdinimo metodai (EBIE), pavyzdžiai.
Deimantinės konstrukcijos taip pat kuriamos naudojant lazerio ir fokusuoto jonų pluošto (FIB) apdorojimo metodus. Šios gamybos technikos tikslas yra paspartinti sluoksniavimąsi, taip pat leisti išplauti didelius plotus nuosekliose gamybos struktūrose. Šiuose procesuose naudojami skysti ėsdintuvai (plazma, dujos ir skysti tirpalai), o tai riboja pasiekiamą geometrinį sudėtingumą.
Šis novatoriškas darbas tiria medžiagų abliaciją generuojant cheminius garus ir sukuria polikristalinį deimantą su FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 atominių procentų) paviršiuje. Pagrindinis dėmesys skiriamas TM modelių, skirtų preciziškam metro mastelio konstrukcijų deimantuose ėsdinimo, kūrimui. Apatinis deimantas sujungiamas su nanokristaliniu FeCoB termiškai apdorojant 700–900 °C temperatūroje 30–90 minučių.
Nepažeistas deimantinio mėginio sluoksnis rodo pagrindinę polikristalinę mikrostruktūrą. Kiekvienos konkrečios dalelės šiurkštumas (Ra) buvo 3,84 ± 0,47 nm, o bendras paviršiaus šiurkštumas buvo 9,6 ± 1,2 nm. Implantuoto FeCoB metalo sluoksnio šiurkštumas (vieno deimanto grūdelio viduje) yra 3,39 ± 0,26 nm, o sluoksnio aukštis – 100 ± 10 nm.
Atkaitinus 800 °C temperatūroje 30 min., metalo paviršiaus storis padidėjo iki 600 ± 100 nm, o paviršiaus šiurkštumas (Ra) padidėjo iki 224 ± 22 nm. Atkaitinimo metu anglies atomai difunduoja į FeCoB sluoksnį, todėl padidėja jų dydis.
Trys mėginiai su 100 nm storio FeCoB sluoksniais buvo kaitinami atitinkamai 700, 800 ir 900 °C temperatūroje. Kai temperatūros diapazonas yra žemesnis nei 700 ° C, tarp deimanto ir FeCoB nėra reikšmingo ryšio, o po hidroterminio apdorojimo pašalinama labai mažai medžiagos. Medžiagos pašalinimas padidinamas iki aukštesnės nei 800 °C temperatūros.
Kai temperatūra pasiekė 900 °C, ėsdinimo greitis padidėjo du kartus, palyginti su 800 °C temperatūra. Tačiau išgraviruotos srities profilis labai skiriasi nuo implantuotų ėsdinimo sekų (FeCoB) profilio.
Schema, rodanti kietojo kūno ėsdinimo priemonės vizualizaciją, kad būtų sukurtas modelis: Erdvinis selektyvus deimantų kietojo kūno ėsdinimas naudojant fotolitografinio rašto FeCoB. Vaizdo kreditas: Van Z. ir Shankar MR et al., Diamonds and Related Materials.
100 nm storio FeCoB mėginiai ant deimantų buvo apdoroti 800 ° C temperatūroje atitinkamai 30, 60 ir 90 minučių.
Graviruoto ploto šiurkštumas (Ra) buvo nustatytas kaip reakcijos laiko funkcija esant 800°C. Mėginių kietumas po atkaitinimo 30, 60 ir 90 minučių buvo atitinkamai 186±28 nm, 203±26 nm ir 212±30 nm. Kai ėsdinimo gylis yra 500, 800 arba 100 nm, graviruoto ploto šiurkštumo ir ėsdinimo gylio santykis (RD) yra atitinkamai 0,372, 0,254 ir 0,212.
Didėjant ėsdinimo gyliui, išgraviruoto ploto šiurkštumas žymiai nepadidėja. Nustatyta, kad temperatūra, reikalinga reakcijai tarp deimanto ir HM ėsdinimo medžiagos, viršija 700°C.
Tyrimo rezultatai rodo, kad FeCoB gali efektyviai pašalinti deimantus daug greičiau nei vien tik Fe ar Co.
Paskelbimo laikas: 2023-08-31