Kajian baharu dalam jurnal Diamond and Related Materials memfokuskan pada goresan berlian polihabluran dengan etchant FeCoB untuk membentuk corak. Hasil daripada inovasi teknologi yang dipertingkatkan ini, permukaan berlian boleh diperoleh tanpa kerosakan dan dengan kecacatan yang lebih sedikit.
Penyelidikan: Goresan selektif spatial berlian dalam keadaan pepejal menggunakan FeCoB dengan corak fotolitografik. Kredit imej: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
Melalui proses penyebaran keadaan pepejal, filem nanohablur FeCoB (Fe:Co:B=60:20:20, nisbah atom) boleh mencapai sasaran kekisi dan penyingkiran berlian dalam struktur mikro.
Berlian mempunyai kualiti biokimia dan visual yang unik, serta keanjalan dan kekuatan yang tinggi. Ketahanan melampaunya ialah sumber kemajuan penting dalam pemesinan ultra ketepatan (teknologi pusingan berlian) dan laluan kepada tekanan melampau dalam julat ratusan GPa.
Ketidaktelapan kimia, ketahanan visual dan aktiviti biologi meningkatkan kemungkinan reka bentuk sistem yang menggunakan kualiti berfungsi ini. Diamond telah mencipta nama untuk dirinya sendiri dalam bidang mekatronik, optik, penderia dan pengurusan data.
Untuk membolehkan aplikasinya, ikatan berlian dan coraknya menimbulkan masalah yang jelas. Etsa ion reaktif (RIE), plasma berganding induktif (ICP), dan etsa teraruh rasuk elektron adalah contoh sistem proses sedia ada yang menggunakan teknik etsa (EBIE).
Struktur berlian juga dicipta menggunakan teknik pemprosesan laser dan pancaran ion fokus (FIB). Matlamat teknik fabrikasi ini adalah untuk mempercepatkan delaminasi serta membenarkan penskalaan ke atas kawasan yang besar dalam struktur pengeluaran berturut-turut. Proses ini menggunakan etsa cecair (plasma, gas dan larutan cecair), yang mengehadkan kerumitan geometri yang boleh dicapai.
Kerja terobosan ini mengkaji ablasi bahan oleh penjanaan wap kimia dan menghasilkan berlian polihabluran dengan FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 peratus atom) di permukaan. Perhatian utama diberikan kepada penciptaan model TM untuk goresan tepat struktur skala meter dalam berlian. Berlian asas diikat pada FeCoB nanohabluran melalui rawatan haba pada 700 hingga 900°C selama 30 hingga 90 minit.
Lapisan utuh sampel berlian menunjukkan struktur mikro polihabluran yang mendasari. Kekasaran (Ra) dalam setiap zarah tertentu ialah 3.84 ± 0.47 nm, dan jumlah kekasaran permukaan ialah 9.6 ± 1.2 nm. Kekasaran (dalam satu butir berlian) lapisan logam FeCoB yang ditanam ialah 3.39 ± 0.26 nm, dan ketinggian lapisan ialah 100 ± 10 nm.
Selepas penyepuhlindapan pada 800°C selama 30 minit, ketebalan permukaan logam meningkat kepada 600 ± 100 nm, dan kekasaran permukaan (Ra) meningkat kepada 224 ± 22 nm. Semasa penyepuhlindapan, atom karbon meresap ke dalam lapisan FeCoB, mengakibatkan peningkatan saiz.
Tiga sampel dengan lapisan FeCoB setebal 100 nm dipanaskan pada suhu 700, 800, dan 900°C, masing-masing. Apabila julat suhu di bawah 700°C, tiada ikatan yang ketara antara berlian dan FeCoB, dan sangat sedikit bahan dikeluarkan selepas rawatan hidroterma. Penyingkiran bahan dipertingkatkan sehingga suhu melebihi 800 °C.
Apabila suhu mencapai 900°C, kadar etsa meningkat dua kali ganda berbanding suhu 800°C. Walau bagaimanapun, profil kawasan terukir sangat berbeza daripada jujukan goresan yang diimplan (FeCoB).
Skema yang menunjukkan visualisasi etchant keadaan pepejal untuk mencipta corak: Goresan keadaan pepejal terpilih spasial berlian menggunakan FeCoB bercorak fotolitografi. Kredit imej: Van Z. dan Shankar MR et al., Berlian dan Bahan Berkaitan.
Sampel FeCoB setebal 100 nm pada berlian telah diproses pada suhu 800°C selama 30, 60, dan 90 minit, masing-masing.
Kekasaran (Ra) kawasan terukir ditentukan sebagai fungsi masa tindak balas pada 800°C. Kekerasan sampel selepas penyepuhlindapan selama 30, 60 dan 90 minit masing-masing ialah 186±28 nm, 203±26 nm dan 212±30 nm. Dengan kedalaman goresan 500, 800, atau 100 nm, nisbah (RD) kekasaran kawasan terukir kepada kedalaman goresan ialah 0.372, 0.254, dan 0.212, masing-masing.
Kekasaran kawasan terukir tidak meningkat dengan ketara dengan peningkatan kedalaman goresan. Telah didapati bahawa suhu yang diperlukan untuk tindak balas antara berlian dan HM etchant adalah melebihi 700°C.
Hasil kajian menunjukkan bahawa FeCoB boleh mengeluarkan berlian dengan berkesan pada kadar yang lebih cepat daripada Fe atau Co sahaja.
Masa siaran: 31 Ogos 2023