डायमण्ड एण्ड रिलेटेड मटेरियल्स जर्नलमा गरिएको नयाँ अध्ययनले ढाँचाहरू बनाउन FeCoB इचेन्टको साथ पोलीक्रिस्टलाइन हीराको नक्काशीमा केन्द्रित छ। यी सुधारिएको प्राविधिक आविष्कारहरूको परिणामको रूपमा, हीरा सतहहरू बिना क्षति र कम दोषहरू प्राप्त गर्न सकिन्छ।
अनुसन्धान: फोटोलिथोग्राफिक ढाँचाको साथ FeCoB प्रयोग गरी ठोस अवस्थामा हीराको स्थानिय चयनात्मक नक्काशी। छवि क्रेडिट: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
ठोस-राज्य प्रसार प्रक्रिया मार्फत, FeCoB nanocrystalline फिल्महरू (Fe:Co:B=60:20:20, परमाणु अनुपात) ले जाली लक्ष्यीकरण र माइक्रोस्ट्रक्चरमा हीराको उन्मूलन हासिल गर्न सक्छ।
हीरामा अद्वितीय जैव रासायनिक र दृश्य गुणहरू, साथै उच्च लोच र शक्ति छ। यसको चरम स्थायित्व अल्ट्रा प्रेसिजन मेसिनिङ (डायमन्ड टर्निङ टेक्नोलोजी) र सयौं GPa को दायरामा चरम दबाबको मार्गमा प्रगतिको महत्त्वपूर्ण स्रोत हो।
रासायनिक अभेद्यता, दृश्य स्थायित्व र जैविक गतिविधिले यी कार्यात्मक गुणहरू प्रयोग गर्ने प्रणालीहरूको डिजाइन सम्भावनाहरू बढाउँछ। डायमण्डले मेकाट्रोनिक्स, अप्टिक्स, सेन्सर र डाटा व्यवस्थापनका क्षेत्रमा आफ्नो नाम कमाएको छ।
तिनीहरूको अनुप्रयोग सक्षम गर्नको लागि, हीराको बन्धन र तिनीहरूको ढाँचाले स्पष्ट समस्याहरू सिर्जना गर्दछ। रिएक्टिभ आयन एचिङ (RIE), इन्डक्टिवली कपल्ड प्लाज्मा (ICP), र इलेक्ट्रोन बीम इन्ड्युस्ड एचिङ विद्यमान प्रक्रिया प्रणालीका उदाहरण हुन् जसले नक्कली प्रविधि (EBIE) प्रयोग गर्छन्।
हीरा संरचनाहरू लेजर र फोकस आयन बीम (FIB) प्रशोधन प्रविधिहरू प्रयोग गरेर पनि सिर्जना गरिन्छ। यस निर्माण प्रविधिको उद्देश्य डेलामिनेशनलाई गति दिनु साथै लगातार उत्पादन संरचनाहरूमा ठूला क्षेत्रहरूमा स्केलिंगलाई अनुमति दिनु हो। यी प्रक्रियाहरूले तरल इचेन्टहरू (प्लाज्मा, ग्यासहरू, र तरल समाधानहरू) प्रयोग गर्छन्, जसले प्राप्त गर्न सकिने ज्यामितीय जटिलतालाई सीमित गर्दछ।
यो ग्राउन्डब्रेकिंग कार्यले रासायनिक वाष्प उत्पादन द्वारा सामग्री पृथक अध्ययन गर्दछ र सतहमा FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 परमाणु प्रतिशत) को साथ polycrystalline हीरा सिर्जना गर्दछ। मुख्य ध्यान हीरामा मिटर-स्केल संरचनाहरूको सटीक नक्काशीको लागि TM मोडेलहरूको सिर्जनामा दिइन्छ। अन्तर्निहित हीरालाई 30 देखि 90 मिनेटको लागि 700 देखि 900 डिग्री सेल्सियसमा तातो उपचारद्वारा nanocrystalline FeCoB मा बाँडिएको छ।
एक हीरा नमूना को एक अक्षुण्ण तह एक अन्तर्निहित polycrystalline microstructure को संकेत गर्दछ। प्रत्येक विशेष कण भित्रको नरमपन (Ra) 3.84 ± 0.47 nm थियो, र कुल सतह खुरदरापन 9.6 ± 1.2 nm थियो। इम्प्लान्ट गरिएको FeCoB धातुको तहको नरमपन (एक हीरा दाना भित्र) 3.39 ± 0.26 nm छ, र तहको उचाइ 100 ± 10 nm छ।
30 मिनेटको लागि 800°C मा annealing पछि, धातु सतह मोटाई 600 ± 100 nm मा बढ्यो, र सतह खुरदरापन (Ra) 224 ± 22 nm मा बढ्यो। annealing को समयमा, कार्बन परमाणुहरू FeCoB तहमा फैलिन्छ, परिणामस्वरूप आकारमा वृद्धि हुन्छ।
FeCoB तहहरू 100 nm मोटो भएका तीन नमूनाहरू क्रमशः 700, 800, र 900 ° C को तापक्रममा ततिएका थिए। जब तापमान दायरा 700 डिग्री सेल्सियस भन्दा कम हुन्छ, त्यहाँ हीरा र FeCoB बीच कुनै महत्त्वपूर्ण बन्धन हुँदैन, र हाइड्रोथर्मल उपचार पछि धेरै थोरै सामग्री हटाइन्छ। सामाग्री हटाउने 800 डिग्री सेल्सियस भन्दा माथि तापमान सम्म बढाइएको छ।
जब तापमान 900 डिग्री सेल्सियस पुग्यो, नक्काशी दर 800 डिग्री सेल्सियसको तापक्रमको तुलनामा दुई पटक बढ्यो। यद्यपि, नक्काशी गरिएको क्षेत्रको प्रोफाइल इम्प्लान्टेड इच अनुक्रमहरू (FeCoB) भन्दा धेरै फरक छ।
ढाँचा बनाउनको लागि ठोस अवस्था इचेन्टको दृश्यावलोकन देखाउँदै योजनाबद्ध: फोटोलिथोग्राफिक रूपमा ढाँचायुक्त FeCoB प्रयोग गरी हीराको स्थानिय रूपमा चयनात्मक ठोस अवस्था नक्काशी। छवि क्रेडिट: भ्यान जेड र शंकर एमआर एट अल।, हीरा र सम्बन्धित सामग्री।
हीरामा 100 एनएम मोटो FeCoB नमूनाहरू क्रमशः 30, 60, र 90 मिनेटको लागि 800 डिग्री सेल्सियसमा प्रशोधन गरियो।
उत्कीर्ण क्षेत्रको नरमपन (रा) 800 डिग्री सेल्सियसमा प्रतिक्रिया समयको प्रकार्यको रूपमा निर्धारण गरिएको थियो। 30, 60 र 90 मिनेटको लागि एनेलिङ पछि नमूनाहरूको कठोरता क्रमशः 186±28 एनएम, 203±26 एनएम र 212±30 एनएम थियो। 500, 800, वा 100 nm को नक्काशी गहिराई संग, उत्कीर्ण क्षेत्र को नरमपन को अनुपात (RD) को ईच गहिराई क्रमशः 0.372, 0.254, र 0.212 हो।
नक्काशीको गहिराई बढ्दै जाँदा नक्काशी गरिएको क्षेत्रको नरमपन खासै बढ्दैन। डायमण्ड र एचएम इचेन्ट बीचको प्रतिक्रियाको लागि आवश्यक तापमान 700 डिग्री सेल्सियस भन्दा बढी रहेको पत्ता लागेको छ।
अध्ययनको नतिजाले FeCoB ले Fe वा Co एक्लै भन्दा धेरै छिटो दरमा प्रभावकारी रूपमा हीरा हटाउन सक्छ।
पोस्ट समय: अगस्ट-31-2023