డైమండ్ అండ్ రిలేటెడ్ మెటీరియల్స్ జర్నల్‌లోని ఒక కొత్త అధ్యయనం FeCoB ఎట్చాంట్‌తో పాలీక్రిస్టలైన్ డైమండ్‌ని చెక్కడం ద్వారా నమూనాలను రూపొందించడంపై దృష్టి పెడుతుంది. ఈ మెరుగైన సాంకేతిక ఆవిష్కరణల ఫలితంగా, డైమండ్ ఉపరితలాలు నష్టం లేకుండా మరియు తక్కువ లోపాలతో పొందవచ్చు.
పరిశోధన: ఫోటోలిథోగ్రాఫిక్ నమూనాతో FeCoBని ఉపయోగించి ఘన స్థితిలో డైమండ్ యొక్క ప్రాదేశిక ఎంపిక చెక్కడం. చిత్ర క్రెడిట్: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
ఘన-స్థితి వ్యాప్తి ప్రక్రియ ద్వారా, FeCoB నానోక్రిస్టలైన్ ఫిల్మ్‌లు (Fe:Co:B=60:20:20, పరమాణు నిష్పత్తి) మైక్రోస్ట్రక్చర్‌లోని వజ్రాల జాలక లక్ష్యాన్ని మరియు నిర్మూలనను సాధించగలవు.
వజ్రాలు ప్రత్యేకమైన జీవరసాయన మరియు దృశ్య లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి, అలాగే అధిక స్థితిస్థాపకత మరియు బలాన్ని కలిగి ఉంటాయి. అల్ట్రా ప్రెసిషన్ మ్యాచింగ్ (డైమండ్ టర్నింగ్ టెక్నాలజీ) మరియు వందల కొద్దీ GPa పరిధిలో విపరీతమైన ఒత్తిళ్లకు మార్గంలో పురోగతికి దాని అత్యంత మన్నిక ఒక ముఖ్యమైన మూలం.
రసాయన అభేద్యత, దృశ్య మన్నిక మరియు జీవసంబంధ కార్యకలాపాలు ఈ క్రియాత్మక లక్షణాలను ఉపయోగించే వ్యవస్థల రూపకల్పన అవకాశాలను పెంచుతాయి. మెకాట్రానిక్స్, ఆప్టిక్స్, సెన్సార్లు మరియు డేటా మేనేజ్‌మెంట్ రంగాలలో డైమండ్ తనకంటూ ప్రత్యేక గుర్తింపు తెచ్చుకుంది.
వాటి అనువర్తనాన్ని ప్రారంభించడానికి, వజ్రాల బంధం మరియు వాటి నమూనా స్పష్టమైన సమస్యలను సృష్టిస్తాయి. రియాక్టివ్ అయాన్ ఎచింగ్ (RIE), ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా (ICP) మరియు ఎలక్ట్రాన్ బీమ్ ప్రేరిత ఎచింగ్ అనేది ఎచింగ్ టెక్నిక్‌లను (EBIE) ఉపయోగించే ప్రస్తుత ప్రక్రియ వ్యవస్థలకు ఉదాహరణలు.
వజ్రాల నిర్మాణాలు లేజర్ మరియు ఫోకస్డ్ అయాన్ బీమ్ (FIB) ప్రాసెసింగ్ పద్ధతులను ఉపయోగించి కూడా సృష్టించబడతాయి. ఈ ఫాబ్రికేషన్ టెక్నిక్ యొక్క లక్ష్యం డీలామినేషన్‌ను వేగవంతం చేయడం అలాగే వరుస ఉత్పత్తి నిర్మాణాలలో పెద్ద ప్రాంతాలపై స్కేలింగ్‌ను అనుమతించడం. ఈ ప్రక్రియలు లిక్విడ్ ఎచాంట్‌లను (ప్లాస్మా, వాయువులు మరియు ద్రవ పరిష్కారాలు) ఉపయోగిస్తాయి, ఇది సాధించగల జ్యామితీయ సంక్లిష్టతను పరిమితం చేస్తుంది.
ఈ సంచలనాత్మక పని రసాయన ఆవిరి ఉత్పత్తి ద్వారా పదార్థ తొలగింపును అధ్యయనం చేస్తుంది మరియు ఉపరితలంపై FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 పరమాణు శాతం)తో పాలీక్రిస్టలైన్ డైమండ్‌ను సృష్టిస్తుంది. వజ్రాలలో మీటర్-స్కేల్ నిర్మాణాల యొక్క ఖచ్చితమైన చెక్కడం కోసం TM నమూనాల సృష్టికి ప్రధాన శ్రద్ధ చెల్లించబడుతుంది. అంతర్లీన వజ్రం 30 నుండి 90 నిమిషాల వరకు 700 నుండి 900°C వద్ద వేడి చికిత్స ద్వారా నానోక్రిస్టలైన్ FeCoBతో బంధించబడుతుంది.
డైమండ్ నమూనా యొక్క చెక్కుచెదరకుండా ఉండే పొర అంతర్లీన పాలీక్రిస్టలైన్ మైక్రోస్ట్రక్చర్‌ను సూచిస్తుంది. ప్రతి ప్రత్యేక కణంలోని కరుకుదనం (Ra) 3.84 ± 0.47 nm, మరియు మొత్తం ఉపరితల కరుకుదనం 9.6 ± 1.2 nm. అమర్చిన FeCoB లోహపు పొర యొక్క కరుకుదనం (ఒక డైమండ్ గ్రేన్‌లో) 3.39 ± 0.26 nm, మరియు పొర ఎత్తు 100 ± 10 nm.
30 నిమిషాలకు 800°C వద్ద ఎనియలింగ్ చేసిన తర్వాత, మెటల్ ఉపరితల మందం 600 ± 100 nmకి పెరిగింది మరియు ఉపరితల కరుకుదనం (Ra) 224 ± 22 nmకి పెరిగింది. ఎనియలింగ్ సమయంలో, కార్బన్ అణువులు FeCoB పొరలోకి వ్యాప్తి చెందుతాయి, ఫలితంగా పరిమాణం పెరుగుతుంది.
FeCoB పొరలు 100 nm మందంతో మూడు నమూనాలు వరుసగా 700, 800 మరియు 900 ° C ఉష్ణోగ్రతల వద్ద వేడి చేయబడ్డాయి. ఉష్ణోగ్రత పరిధి 700 ° C కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, డైమండ్ మరియు FeCoB మధ్య ముఖ్యమైన బంధం ఉండదు మరియు హైడ్రోథర్మల్ చికిత్స తర్వాత చాలా తక్కువ పదార్థం తొలగించబడుతుంది. మెటీరియల్ తొలగింపు 800 °C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వరకు మెరుగుపరచబడుతుంది.
ఉష్ణోగ్రత 900°Cకి చేరుకున్నప్పుడు, 800°C ఉష్ణోగ్రతతో పోలిస్తే ఎచింగ్ రేటు రెండుసార్లు పెరిగింది. అయితే, చెక్కబడిన ప్రాంతం యొక్క ప్రొఫైల్ ఇంప్లాంటెడ్ ఎట్చ్ సీక్వెన్సెస్ (FeCoB) నుండి చాలా భిన్నంగా ఉంటుంది.
నమూనాను రూపొందించడానికి సాలిడ్ స్టేట్ ఎచాంట్ యొక్క విజువలైజేషన్‌ని చూపే స్కీమాటిక్: ఫోటోలిథోగ్రాఫికల్ ప్యాట్రన్డ్ FeCoBని ఉపయోగించి డైమండ్ యొక్క ప్రాదేశికంగా ఎంపిక చేసిన ఘన స్థితి చెక్కడం. చిత్ర క్రెడిట్: వాన్ Z. మరియు శంకర్ MR మరియు ఇతరులు, డైమండ్స్ మరియు సంబంధిత మెటీరియల్స్.
వజ్రాలపై 100 nm మందపాటి FeCoB నమూనాలు వరుసగా 30, 60 మరియు 90 నిమిషాలకు 800 ° C వద్ద ప్రాసెస్ చేయబడ్డాయి.
చెక్కిన ప్రాంతం యొక్క కరుకుదనం (Ra) 800 ° C వద్ద ప్రతిస్పందన సమయం యొక్క విధిగా నిర్ణయించబడింది. 30, 60 మరియు 90 నిమిషాల పాటు ఎనియలింగ్ చేసిన తర్వాత నమూనాల కాఠిన్యం వరుసగా 186±28 nm, 203±26 nm మరియు 212±30 nm. 500, 800, లేదా 100 nm యొక్క ఎట్చ్ డెప్త్‌తో, చెక్కిన ప్రాంతం యొక్క కరుకుదనం మరియు ఎట్చ్ డెప్త్‌కు నిష్పత్తి (RD) వరుసగా 0.372, 0.254 మరియు 0.212.
చెక్కిన ప్రాంతం యొక్క కరుకుదనం పెరుగుతున్న ఎచింగ్ లోతుతో గణనీయంగా పెరగదు. డైమండ్ మరియు HM ఎచాంట్ మధ్య ప్రతిచర్యకు అవసరమైన ఉష్ణోగ్రత 700°C కంటే ఎక్కువగా ఉందని కనుగొనబడింది.
FeCoB కేవలం Fe లేదా Co కంటే చాలా వేగంగా వజ్రాలను సమర్థవంతంగా తొలగించగలదని అధ్యయన ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.
పోస్ట్ సమయం: ఆగస్ట్-31-2023