FeCoB ஹார்ட் எட்சாண்டைப் பயன்படுத்தி பாலிகிரிஸ்டலின் வைர வடிவத்தை உருவாக்குதல்

Diamond and Related Materials இதழில் ஒரு புதிய ஆய்வு, FeCoB etchant உடன் பாலிகிரிஸ்டலின் வைரத்தை பொறித்து வடிவங்களை உருவாக்குவது குறித்து கவனம் செலுத்துகிறது. இந்த மேம்படுத்தப்பட்ட தொழில்நுட்ப கண்டுபிடிப்புகளின் விளைவாக, வைர மேற்பரப்புகளை சேதமின்றி மற்றும் குறைவான குறைபாடுகளுடன் பெற முடியும்.
ஆராய்ச்சி: ஃபோட்டோலித்தோகிராஃபிக் வடிவத்துடன் FeCoB ஐப் பயன்படுத்தி திட நிலையில் வைரத்தின் இடஞ்சார்ந்த தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பொறித்தல். பட கடன்: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
திட-நிலை பரவல் செயல்முறை மூலம், FeCoB நானோ கிரிஸ்டலின் படங்கள் (Fe:Co:B=60:20:20, அணு விகிதம்) நுண் கட்டமைப்பில் உள்ள வைரங்களை லட்டு இலக்கு மற்றும் நீக்குதலை அடைய முடியும்.
வைரங்கள் தனித்துவமான உயிர்வேதியியல் மற்றும் காட்சி குணங்கள், அத்துடன் அதிக நெகிழ்ச்சி மற்றும் வலிமையைக் கொண்டுள்ளன. அதி துல்லியமான எந்திரம் (வைரம் திருப்பு தொழில்நுட்பம்) மற்றும் நூற்றுக்கணக்கான GPa வரம்பில் உள்ள தீவிர அழுத்தங்களுக்கான பாதை ஆகியவற்றில் அதன் தீவிர நீடித்துழைப்பு ஒரு முக்கிய ஆதாரமாக உள்ளது.
இரசாயன ஊடுருவாத தன்மை, காட்சி ஆயுள் மற்றும் உயிரியல் செயல்பாடு ஆகியவை இந்த செயல்பாட்டு குணங்களைப் பயன்படுத்தும் அமைப்புகளின் வடிவமைப்பு சாத்தியங்களை அதிகரிக்கின்றன. மெகாட்ரானிக்ஸ், ஆப்டிக்ஸ், சென்சார்கள் மற்றும் டேட்டா மேனேஜ்மென்ட் ஆகிய துறைகளில் டயமண்ட் தனக்கென ஒரு பெயரை உருவாக்கியுள்ளது.
அவற்றின் பயன்பாட்டை இயக்க, வைரங்களின் பிணைப்பு மற்றும் அவற்றின் வடிவங்கள் வெளிப்படையான சிக்கல்களை உருவாக்குகின்றன. ரியாக்டிவ் அயன் எச்சிங் (RIE), தூண்டல் இணைக்கப்பட்ட பிளாஸ்மா (ICP) மற்றும் எலக்ட்ரான் கற்றை தூண்டப்பட்ட பொறித்தல் ஆகியவை பொறித்தல் நுட்பங்களை (EBIE) பயன்படுத்தும் தற்போதைய செயல்முறை அமைப்புகளுக்கு எடுத்துக்காட்டுகள்.
லேசர் மற்றும் ஃபோகஸ்டு அயன் பீம் (FIB) செயலாக்க நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி வைர கட்டமைப்புகளும் உருவாக்கப்படுகின்றன. இந்த புனையமைப்பு நுட்பத்தின் நோக்கம், டிலாமினேஷனை விரைவுபடுத்துவதும், அடுத்தடுத்த உற்பத்தி கட்டமைப்புகளில் பெரிய பகுதிகளை அளவிடுவதை அனுமதிப்பதும் ஆகும். இந்த செயல்முறைகள் திரவ எட்சான்ட்களைப் பயன்படுத்துகின்றன (பிளாஸ்மா, வாயுக்கள் மற்றும் திரவ தீர்வுகள்), இது அடையக்கூடிய வடிவியல் சிக்கலைக் கட்டுப்படுத்துகிறது.
இந்த அற்புதமான வேலை, இரசாயன நீராவி உருவாக்கம் மூலம் பொருள் நீக்கம் மற்றும் மேற்பரப்பில் FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 அணு சதவீதம்) உடன் பாலிகிரிஸ்டலின் வைரத்தை உருவாக்குகிறது. வைரங்களில் மீட்டர் அளவிலான கட்டமைப்புகளை துல்லியமாக பொறிப்பதற்காக டிஎம் மாடல்களை உருவாக்குவதில் முக்கிய கவனம் செலுத்தப்படுகிறது. 30 முதல் 90 நிமிடங்களுக்கு 700 முதல் 900 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்ப சிகிச்சை மூலம் அடிப்படை வைரமானது நானோ கிரிஸ்டலின் FeCoB உடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது.
ஒரு வைர மாதிரியின் அப்படியே அடுக்கு ஒரு அடிப்படையான பாலிகிரிஸ்டலின் நுண் கட்டமைப்பைக் குறிக்கிறது. ஒவ்வொரு குறிப்பிட்ட துகளுக்குள்ளும் கடினத்தன்மை (Ra) 3.84 ± 0.47 nm ஆகவும், மொத்த மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை 9.6 ± 1.2 nm ஆகவும் இருந்தது. பொருத்தப்பட்ட FeCoB உலோக அடுக்கின் கடினத்தன்மை (ஒரு வைர தானியத்திற்குள்) 3.39 ± 0.26 nm மற்றும் அடுக்கு உயரம் 100 ± 10 nm ஆகும்.
30 நிமிடங்களுக்கு 800 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் அனீலிங் செய்த பிறகு, உலோக மேற்பரப்பு தடிமன் 600 ± 100 nm ஆகவும், மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை (Ra) 224 ± 22 nm ஆகவும் அதிகரித்தது. அனீலிங் போது, ​​கார்பன் அணுக்கள் FeCoB அடுக்கில் பரவுகின்றன, இதன் விளைவாக அளவு அதிகரிக்கிறது.
FeCoB அடுக்குகள் 100 nm தடிமன் கொண்ட மூன்று மாதிரிகள் முறையே 700, 800 மற்றும் 900 ° C வெப்பநிலையில் சூடேற்றப்பட்டன. வெப்பநிலை வரம்பு 700 ° C க்குக் கீழே இருக்கும்போது, ​​வைரத்திற்கும் FeCoB க்கும் இடையே குறிப்பிடத்தக்க பிணைப்பு இல்லை, மேலும் நீர் வெப்ப சிகிச்சைக்குப் பிறகு மிகக் குறைந்த பொருட்கள் அகற்றப்படுகின்றன. 800 °C க்கும் அதிகமான வெப்பநிலை வரை பொருள் அகற்றுதல் மேம்படுத்தப்படுகிறது.
வெப்பநிலை 900 டிகிரி செல்சியஸ் அடையும் போது, ​​800 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையுடன் ஒப்பிடும்போது செதுக்குதல் விகிதம் இரண்டு மடங்கு அதிகரித்தது. இருப்பினும், பொறிக்கப்பட்ட பகுதியின் சுயவிவரமானது பொருத்தப்பட்ட எட்ச் வரிசைகளிலிருந்து (FeCoB) மிகவும் வேறுபட்டது.
ஒரு வடிவத்தை உருவாக்க திட நிலை பொறிமுறையின் காட்சிப்படுத்தலைக் காட்டும் திட்டவட்டம்: ஒளிப்படவியல் வடிவிலான FeCoB ஐப் பயன்படுத்தி வைரத்தின் இடஞ்சார்ந்த தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட திட நிலை பொறித்தல். பட கடன்: வான் Z. மற்றும் ஷங்கர் MR மற்றும் பலர், வைரங்கள் மற்றும் தொடர்புடைய பொருட்கள்.
வைரங்களில் 100 nm தடிமன் கொண்ட FeCoB மாதிரிகள் முறையே 30, 60 மற்றும் 90 நிமிடங்களுக்கு 800 ° C இல் செயலாக்கப்பட்டன.
பொறிக்கப்பட்ட பகுதியின் கடினத்தன்மை (Ra) 800 ° C இல் மறுமொழி நேரத்தின் செயல்பாடாக தீர்மானிக்கப்பட்டது. 30, 60 மற்றும் 90 நிமிடங்களுக்கு அனீலிங் செய்த பிறகு மாதிரிகளின் கடினத்தன்மை முறையே 186±28 nm, 203±26 nm மற்றும் 212±30 nm ஆகும். 500, 800 அல்லது 100 nm என்ற எட்ச் ஆழத்துடன், பொறிக்கப்பட்ட பகுதியின் கடினத்தன்மையின் விகிதம் (RD) முறையே 0.372, 0.254 மற்றும் 0.212 ஆகும்.
பொறிக்கப்பட்ட பகுதியின் கடினத்தன்மை பொறிப்பு ஆழத்தை அதிகரிப்பதன் மூலம் கணிசமாக அதிகரிக்காது. வைரம் மற்றும் எச்எம் எட்சாண்ட் இடையே எதிர்வினைக்குத் தேவையான வெப்பநிலை 700 டிகிரி செல்சியஸ் அதிகமாக இருப்பது கண்டறியப்பட்டுள்ளது.
FeCoB ஆனது Fe அல்லது Co ஐ விட மிக வேகமாக வைரங்களை திறம்பட அகற்றும் என்று ஆய்வின் முடிவுகள் காட்டுகின்றன.