Jauns pētījums žurnālā Diamond and Related Materials koncentrējas uz polikristāliskā dimanta kodināšanu ar FeCoB kodinātāju, lai veidotu rakstus. Šo uzlaboto tehnoloģisko jauninājumu rezultātā dimanta virsmas var iegūt bez bojājumiem un ar mazākiem defektiem.
Pētījums: Telpiskā selektīva dimanta kodināšana cietā stāvoklī, izmantojot FeCoB ar fotolitogrāfisko rakstu. Attēla kredīts: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
Izmantojot cietvielu difūzijas procesu, FeCoB nanokristāliskās plēves (Fe: Co: B = 60:20:20, atomu attiecība) var panākt režģa mērķēšanu un dimantu likvidēšanu mikrostruktūrā.
Dimantiem ir unikālas bioķīmiskās un vizuālās īpašības, kā arī augsta elastība un izturība. Tā ārkārtējā izturība ir svarīgs progresa avots īpaši precīzā apstrādē (dimanta virpošanas tehnoloģija) un ceļš uz ārkārtēju spiedienu simtiem GPa diapazonā.
Ķīmiskā necaurlaidība, vizuālā izturība un bioloģiskā aktivitāte palielina to sistēmu projektēšanas iespējas, kuras izmanto šīs funkcionālās īpašības. Diamond ir ieguvis savu vārdu mehatronikas, optikas, sensoru un datu pārvaldības jomās.
Lai nodrošinātu to pielietojumu, dimantu un to raksta savienošana rada acīmredzamas problēmas. Reaktīvā jonu kodināšana (RIE), induktīvi saistītā plazma (ICP) un elektronu staru izraisīta kodināšana ir piemēri esošajām procesu sistēmām, kurās tiek izmantotas kodināšanas metodes (EBIE).
Dimanta struktūras tiek veidotas arī, izmantojot lāzera un fokusēta jonu stara (FIB) apstrādes metodes. Šīs ražošanas tehnikas mērķis ir paātrināt atslāņošanos, kā arī ļaut mērogot lielās platībās secīgās ražošanas struktūrās. Šajos procesos izmanto šķidros kodinātājus (plazmu, gāzes un šķidrus šķīdumus), kas ierobežo sasniedzamo ģeometrisko sarežģītību.
Šajā revolucionārajā darbā tiek pētīta materiāla ablācija, veidojot ķīmiskus tvaikus, un uz virsmas tiek izveidots polikristālisks dimants ar FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 atomprocenti). Galvenā uzmanība tiek pievērsta TM modeļu izveidei precīzai metrveida konstrukciju kodināšanai dimantos. Pamatā esošais dimants ir savienots ar nanokristālisko FeCoB, termiski apstrādājot 700 līdz 900 ° C temperatūrā 30 līdz 90 minūtes.
Neskarts dimanta parauga slānis norāda uz pamatā esošo polikristālisko mikrostruktūru. Nelīdzenums (Ra) katrā konkrētajā daļiņā bija 3,84 ± 0,47 nm, un kopējais virsmas raupjums bija 9,6 ± 1,2 nm. Implantētā FeCoB metāla slāņa raupjums (viena dimanta grauda ietvaros) ir 3,39 ± 0,26 nm, un slāņa augstums ir 100 ± 10 nm.
Pēc 30 minūšu atkausēšanas 800 ° C temperatūrā metāla virsmas biezums palielinājās līdz 600 ± 100 nm, un virsmas raupjums (Ra) palielinājās līdz 224 ± 22 nm. Atkausēšanas laikā oglekļa atomi izkliedējas FeCoB slānī, kā rezultātā palielinās izmērs.
Trīs paraugi ar 100 nm bieziem FeCoB slāņiem tika uzkarsēti attiecīgi 700, 800 un 900 ° C temperatūrā. Ja temperatūras diapazons ir zem 700°C, starp dimantu un FeCoB nav būtiskas saites, un pēc hidrotermiskās apstrādes tiek noņemts ļoti maz materiāla. Materiāla noņemšana tiek uzlabota līdz temperatūrai virs 800 °C.
Kad temperatūra sasniedza 900°C, kodināšanas ātrums palielinājās divas reizes, salīdzinot ar temperatūru 800°C. Tomēr kodinātā reģiona profils ļoti atšķiras no implantēto kodināšanas secību (FeCoB) profila.
Shēma, kas parāda cietvielu kodinātāja vizualizāciju, lai izveidotu paraugu: telpiski selektīva dimanta cietvielu kodināšana, izmantojot fotolitogrāfiski veidotu FeCoB. Attēla kredīts: Van Z. un Shankar MR et al., Diamonds and Related Materials.
FeCoB paraugi 100 nm biezumā uz dimantiem tika apstrādāti 800 ° C temperatūrā attiecīgi 30, 60 un 90 minūtes.
Gravētā laukuma raupjums (Ra) tika noteikts kā reakcijas laika funkcija 800°C temperatūrā. Paraugu cietība pēc 30, 60 un 90 minūšu atkausēšanas bija attiecīgi 186±28 nm, 203±26 nm un 212±30 nm. Ja kodināšanas dziļums ir 500, 800 vai 100 nm, gravētā laukuma nelīdzenuma attiecība (RD) pret kodināšanas dziļumu ir attiecīgi 0,372, 0,254 un 0,212.
Kodinātā laukuma raupjums būtiski nepalielinās, palielinoties kodināšanas dziļumam. Ir konstatēts, ka temperatūra, kas nepieciešama reakcijai starp dimantu un HM kodinātāju, pārsniedz 700°C.
Pētījuma rezultāti liecina, ka FeCoB var efektīvi noņemt dimantus daudz ātrāk nekā tikai Fe vai Co.
Publicēšanas laiks: 31. augusts 2023