FeCoB ਹਾਰਡ ਈਚੈਂਟ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ ਇੱਕ ਪੌਲੀਕ੍ਰਿਸਟਲਾਈਨ ਡਾਇਮੰਡ ਪੈਟਰਨ ਬਣਾਉਣਾ

ਡਾਇਮੰਡ ਐਂਡ ਰਿਲੇਟਿਡ ਮੈਟੀਰੀਅਲਜ਼ ਜਰਨਲ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਨਵਾਂ ਅਧਿਐਨ ਪੈਟਰਨ ਬਣਾਉਣ ਲਈ FeCoB ਐਚੈਂਟ ਨਾਲ ਪੌਲੀਕ੍ਰਿਸਟਲਾਈਨ ਹੀਰੇ ਦੀ ਐਚਿੰਗ 'ਤੇ ਕੇਂਦ੍ਰਤ ਹੈ। ਇਹਨਾਂ ਸੁਧਾਰੀਆਂ ਤਕਨੀਕੀ ਕਾਢਾਂ ਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ, ਹੀਰੇ ਦੀਆਂ ਸਤਹਾਂ ਨੂੰ ਬਿਨਾਂ ਨੁਕਸਾਨ ਅਤੇ ਘੱਟ ਨੁਕਸਾਂ ਦੇ ਨਾਲ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।
ਖੋਜ: ਇੱਕ ਫੋਟੋਲਿਥੋਗ੍ਰਾਫਿਕ ਪੈਟਰਨ ਦੇ ਨਾਲ FeCoB ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ ਠੋਸ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ ਹੀਰੇ ਦੀ ਸਥਾਨਿਕ ਚੋਣਵੀਂ ਐਚਿੰਗ। ਚਿੱਤਰ ਕ੍ਰੈਡਿਟ: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
ਸੋਲਿਡ-ਸਟੇਟ ਫੈਲਾਅ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੇ ਜ਼ਰੀਏ, FeCoB ਨੈਨੋਕ੍ਰਿਸਟਲਾਈਨ ਫਿਲਮਾਂ (Fe:Co:B=60:20:20, ਪਰਮਾਣੂ ਅਨੁਪਾਤ) ਮਾਈਕਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਵਿੱਚ ਜਾਲੀ ਨਿਸ਼ਾਨਾ ਬਣਾਉਣ ਅਤੇ ਹੀਰਿਆਂ ਦੇ ਖਾਤਮੇ ਨੂੰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰ ਸਕਦੀਆਂ ਹਨ।
ਹੀਰਿਆਂ ਵਿੱਚ ਵਿਲੱਖਣ ਬਾਇਓਕੈਮੀਕਲ ਅਤੇ ਵਿਜ਼ੂਅਲ ਗੁਣ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਨਾਲ ਹੀ ਉੱਚ ਲਚਕੀਲੇਪਣ ਅਤੇ ਤਾਕਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਸਦੀ ਅਤਿਅੰਤ ਟਿਕਾਊਤਾ ਅਤਿ ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਮਸ਼ੀਨਿੰਗ (ਹੀਰਾ ਮੋੜਨ ਵਾਲੀ ਤਕਨਾਲੋਜੀ) ਵਿੱਚ ਤਰੱਕੀ ਦਾ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਸਰੋਤ ਹੈ ਅਤੇ ਸੈਂਕੜੇ ਜੀਪੀਏ ਦੀ ਰੇਂਜ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਦਬਾਅ ਦਾ ਮਾਰਗ ਹੈ।
ਰਸਾਇਣਕ ਅਪੂਰਣਤਾ, ਵਿਜ਼ੂਅਲ ਟਿਕਾਊਤਾ ਅਤੇ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਗਤੀਵਿਧੀ ਇਹਨਾਂ ਕਾਰਜਸ਼ੀਲ ਗੁਣਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਸਿਸਟਮਾਂ ਦੀਆਂ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਸੰਭਾਵਨਾਵਾਂ ਨੂੰ ਵਧਾਉਂਦੀ ਹੈ। ਡਾਇਮੰਡ ਨੇ ਮੇਕੈਟ੍ਰੋਨਿਕਸ, ਆਪਟਿਕਸ, ਸੈਂਸਰ ਅਤੇ ਡੇਟਾ ਪ੍ਰਬੰਧਨ ਦੇ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਆਪਣਾ ਨਾਮ ਬਣਾਇਆ ਹੈ।
ਉਹਨਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਨੂੰ ਸਮਰੱਥ ਬਣਾਉਣ ਲਈ, ਹੀਰਿਆਂ ਦਾ ਬੰਧਨ ਅਤੇ ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਪੈਟਰਨ ਸਪੱਸ਼ਟ ਸਮੱਸਿਆਵਾਂ ਪੈਦਾ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਰਿਐਕਟਿਵ ਆਇਨ ਐਚਿੰਗ (RIE), ਇੰਡਕਟਿਵ ਕਪਲਡ ਪਲਾਜ਼ਮਾ (ICP), ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਬੀਮ ਇੰਡਿਊਸਡ ਐਚਿੰਗ ਮੌਜੂਦਾ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਦੀਆਂ ਉਦਾਹਰਣਾਂ ਹਨ ਜੋ ਐਚਿੰਗ ਤਕਨੀਕਾਂ (EBIE) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ।
ਲੇਜ਼ਰ ਅਤੇ ਫੋਕਸਡ ਆਇਨ ਬੀਮ (FIB) ਪ੍ਰੋਸੈਸਿੰਗ ਤਕਨੀਕਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਹੀਰੇ ਦੇ ਢਾਂਚੇ ਵੀ ਬਣਾਏ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਫੈਬਰੀਕੇਸ਼ਨ ਤਕਨੀਕ ਦਾ ਉਦੇਸ਼ ਡੇਲੇਮੀਨੇਸ਼ਨ ਨੂੰ ਤੇਜ਼ ਕਰਨਾ ਹੈ ਅਤੇ ਨਾਲ ਹੀ ਲਗਾਤਾਰ ਉਤਪਾਦਨ ਢਾਂਚੇ ਵਿੱਚ ਵੱਡੇ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਸਕੇਲਿੰਗ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦੇਣਾ ਹੈ। ਇਹ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਤਰਲ ਐਚੈਂਟਸ (ਪਲਾਜ਼ਮਾ, ਗੈਸਾਂ, ਅਤੇ ਤਰਲ ਹੱਲ) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ, ਜੋ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਯੋਗ ਜਿਓਮੈਟ੍ਰਿਕ ਜਟਿਲਤਾ ਨੂੰ ਸੀਮਿਤ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ।
ਇਹ ਭੂਮੀਗਤ ਕੰਮ ਰਸਾਇਣਕ ਭਾਫ਼ ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਦੁਆਰਾ ਸਮੱਗਰੀ ਨੂੰ ਖ਼ਤਮ ਕਰਨ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 ਪਰਮਾਣੂ ਪ੍ਰਤੀਸ਼ਤ) ਨਾਲ ਪੌਲੀਕ੍ਰਿਸਟਲਾਈਨ ਹੀਰਾ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਹੀਰਿਆਂ ਵਿੱਚ ਮੀਟਰ-ਸਕੇਲ ਢਾਂਚੇ ਦੀ ਸਟੀਕ ਐਚਿੰਗ ਲਈ TM ਮਾਡਲਾਂ ਦੀ ਸਿਰਜਣਾ ਵੱਲ ਮੁੱਖ ਧਿਆਨ ਦਿੱਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਅੰਡਰਲਾਈੰਗ ਹੀਰੇ ਨੂੰ 30 ਤੋਂ 90 ਮਿੰਟਾਂ ਲਈ 700 ਤੋਂ 900 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਹੀਟ ਟ੍ਰੀਟਮੈਂਟ ਦੁਆਰਾ ਨੈਨੋਕ੍ਰਿਸਟਲਾਈਨ FeCoB ਨਾਲ ਜੋੜਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
ਇੱਕ ਹੀਰੇ ਦੇ ਨਮੂਨੇ ਦੀ ਇੱਕ ਬਰਕਰਾਰ ਪਰਤ ਇੱਕ ਅੰਡਰਲਾਈੰਗ ਪੌਲੀਕ੍ਰਿਸਟਲਾਈਨ ਮਾਈਕ੍ਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ। ਹਰੇਕ ਖਾਸ ਕਣ ਦੇ ਅੰਦਰ ਖੁਰਦਰਾਪਨ (Ra) 3.84 ± 0.47 nm ਸੀ, ਅਤੇ ਕੁੱਲ ਸਤਹ ਦੀ ਖੁਰਦਰੀ 9.6 ± 1.2 nm ਸੀ। ਇਮਪਲਾਂਟ ਕੀਤੀ FeCoB ਧਾਤ ਦੀ ਪਰਤ ਦੀ ਖੁਰਦਰੀ (ਇੱਕ ਹੀਰੇ ਦੇ ਦਾਣੇ ਦੇ ਅੰਦਰ) 3.39 ± 0.26 nm ਹੈ, ਅਤੇ ਪਰਤ ਦੀ ਉਚਾਈ 100 ± 10 nm ਹੈ।
30 ਮਿੰਟ ਲਈ 800°C 'ਤੇ ਐਨੀਲਿੰਗ ਕਰਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਧਾਤ ਦੀ ਸਤਹ ਦੀ ਮੋਟਾਈ 600 ± 100 nm ਤੱਕ ਵਧ ਗਈ, ਅਤੇ ਸਤਹ ਦੀ ਖੁਰਦਰੀ (Ra) ਵਧ ਕੇ 224 ± 22 nm ਹੋ ਗਈ। ਐਨੀਲਿੰਗ ਦੇ ਦੌਰਾਨ, ਕਾਰਬਨ ਪਰਮਾਣੂ FeCoB ਪਰਤ ਵਿੱਚ ਫੈਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਆਕਾਰ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।
FeCoB ਪਰਤਾਂ 100 nm ਮੋਟੀ ਵਾਲੇ ਤਿੰਨ ਨਮੂਨੇ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 700, 800, ਅਤੇ 900° C ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਗਰਮ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ। ਜਦੋਂ ਤਾਪਮਾਨ ਸੀਮਾ 700°C ਤੋਂ ਘੱਟ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਹੀਰੇ ਅਤੇ FeCoB ਵਿਚਕਾਰ ਕੋਈ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਬੰਧਨ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਹਾਈਡ੍ਰੋਥਰਮਲ ਇਲਾਜ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਬਹੁਤ ਘੱਟ ਸਮੱਗਰੀ ਨੂੰ ਹਟਾ ਦਿੱਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਸਮੱਗਰੀ ਨੂੰ ਹਟਾਉਣ ਨੂੰ 800 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ ਤੋਂ ਵੱਧ ਤਾਪਮਾਨ ਤੱਕ ਵਧਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
ਜਦੋਂ ਤਾਪਮਾਨ 900 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ ਤੱਕ ਪਹੁੰਚ ਗਿਆ, ਤਾਂ 800 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਐਚਿੰਗ ਦੀ ਦਰ ਦੋ ਵਾਰ ਵਧ ਗਈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਨੱਕਾਸ਼ੀ ਵਾਲੇ ਖੇਤਰ ਦਾ ਪ੍ਰੋਫਾਈਲ ਇਮਪਲਾਂਟ ਕੀਤੇ ਐਚ ਸੀਕਵੈਂਸ (FeCoB) ਤੋਂ ਬਹੁਤ ਵੱਖਰਾ ਹੈ।
ਇੱਕ ਪੈਟਰਨ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਇੱਕ ਠੋਸ ਅਵਸਥਾ ਐਚੈਂਟ ਦੀ ਵਿਜ਼ੂਅਲਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਯੋਜਨਾਬੱਧ: ਫੋਟੋਲਿਥੋਗ੍ਰਾਫਿਕਲੀ ਪੈਟਰਨ ਵਾਲੇ FeCoB ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ ਹੀਰੇ ਦੀ ਸਥਾਨਿਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਚੋਣਵੀਂ ਠੋਸ ਅਵਸਥਾ ਐਚਿੰਗ। ਚਿੱਤਰ ਕ੍ਰੈਡਿਟ: ਵੈਨ ਜ਼ੈੱਡ ਅਤੇ ਸ਼ੰਕਰ ਐਮਆਰ ਐਟ ਅਲ., ਹੀਰੇ ਅਤੇ ਸੰਬੰਧਿਤ ਸਮੱਗਰੀ।
ਹੀਰਿਆਂ 'ਤੇ 100 nm ਮੋਟੇ FeCoB ਨਮੂਨੇ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 30, 60 ਅਤੇ 90 ਮਿੰਟਾਂ ਲਈ 800°C 'ਤੇ ਪ੍ਰੋਸੈਸ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ।
ਉੱਕਰੀ ਹੋਈ ਖੇਤਰ ਦੀ ਖੁਰਦਰੀ (Ra) ਨੂੰ 800°C 'ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਸਮੇਂ ਦੇ ਕਾਰਜ ਵਜੋਂ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। 30, 60 ਅਤੇ 90 ਮਿੰਟਾਂ ਲਈ ਐਨੀਲਿੰਗ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਨਮੂਨਿਆਂ ਦੀ ਕਠੋਰਤਾ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 186±28 nm, 203±26 nm ਅਤੇ 212±30 nm ਸੀ। 500, 800, ਜਾਂ 100 nm ਦੀ ਨੱਕੜੀ ਦੀ ਡੂੰਘਾਈ ਦੇ ਨਾਲ, ਉੱਕਰੀ ਹੋਈ ਖੇਤਰ ਦੀ ਖੁਰਦਰੀ ਅਤੇ ਨੱਕਾਸ਼ੀ ਦੀ ਡੂੰਘਾਈ ਦਾ ਅਨੁਪਾਤ (RD) ਕ੍ਰਮਵਾਰ 0.372, 0.254, ਅਤੇ 0.212 ਹੈ।
ਐਚਿੰਗ ਦੀ ਡੂੰਘਾਈ ਵਧਣ ਨਾਲ ਐਚਿੰਗ ਖੇਤਰ ਦੀ ਖੁਰਦਰੀ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਨਹੀਂ ਵਧਦੀ। ਇਹ ਪਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ ਕਿ ਡਾਇਮੰਡ ਅਤੇ ਐਚਐਮ ਐਚੈਂਟ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਲਈ ਲੋੜੀਂਦਾ ਤਾਪਮਾਨ 700 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ ਤੋਂ ਵੱਧ ਹੈ।
ਅਧਿਐਨ ਦੇ ਨਤੀਜੇ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿ FeCoB ਇਕੱਲੇ Fe ਜਾਂ Co ਨਾਲੋਂ ਬਹੁਤ ਤੇਜ਼ ਦਰ ਨਾਲ ਹੀਰੇ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ਾਲੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਹਟਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।