Ajakirjas Diamond and Related Materials avaldatud uus uuring keskendub polükristallilise teemandi söövitamisele FeCoB söövitusainega mustrite moodustamiseks.Nende täiustatud tehnoloogiliste uuenduste tulemusel on võimalik saada teemantpindu kahjustusteta ja vähemate defektidega.
Uurimistöö: teemandi ruumiline selektiivne söövitamine tahkes olekus, kasutades fotolitograafilise mustriga FeCoB-d.Pildi krediit: Bjorn Wilezic / Shutterstock.com
Tahkisdifusiooniprotsessi kaudu võivad FeCoB nanokristallilised kiled (Fe: Co: B = 60:20:20, aatomsuhe) saavutada võre sihtimise ja teemantide kõrvaldamise mikrostruktuuris.
Teemantidel on ainulaadsed biokeemilised ja visuaalsed omadused, samuti kõrge elastsus ja tugevus.Selle äärmuslik vastupidavus on ülitäpse töötluse (teemanttreimise tehnoloogia) edusammude oluline allikas ja tee äärmuslikele survetele sadade GPa vahemikus.
Keemiline mitteläbilaskvus, visuaalne vastupidavus ja bioloogiline aktiivsus suurendavad neid funktsionaalseid omadusi kasutavate süsteemide projekteerimisvõimalusi.Diamond on teinud endale nime mehhatroonika, optika, andurite ja andmehalduse valdkonnas.
Teemantide ja nende mustrite liimimine tekitab nende kasutamise võimaldamiseks ilmseid probleeme.Reaktiivne ioonide söövitamine (RIE), induktiivsidestatud plasma (ICP) ja elektronkiirega indutseeritud söövitamine on näited olemasolevatest protsessisüsteemidest, mis kasutavad söövitustehnikaid (EBIE).
Teemantstruktuuride loomisel kasutatakse ka laser- ja fokuseeritud ioonkiire (FIB) töötlemistehnikaid.Selle valmistamismeetodi eesmärk on kiirendada delaminatsiooni ja võimaldada järjestikuste tootmisstruktuuride skaleerimist suurtel aladel.Nendes protsessides kasutatakse vedelaid söövitusaineid (plasma, gaasid ja vedelad lahused), mis piirab saavutatavat geomeetrilist keerukust.
See murranguline töö uurib materjali ablatsiooni keemilise auru tekitamise teel ja loob polükristallilise teemandi, mille pinnal on FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 aatomprotsenti).Põhitähelepanu pööratakse TM-mudelite loomisele meetriskaalaliste struktuuride täpseks söövitamiseks teemantidesse.Selle aluseks olev teemant seotakse nanokristallilise FeCoB-ga kuumtöötlemise teel 700–900 °C juures 30–90 minuti jooksul.
Teemantproovi puutumatu kiht näitab selle aluseks olevat polükristallilist mikrostruktuuri.Iga konkreetse osakese karedus (Ra) oli 3,84 ± 0,47 nm ja kogu pinna karedus oli 9,6 ± 1,2 nm.Implanteeritud FeCoB metallikihi karedus (ühe teemandi tera sees) on 3, 39 ± 0, 26 nm ja kihi kõrgus on 100 ± 10 nm.
Pärast 30-minutilist lõõmutamist 800 °C juures suurenes metalli pinna paksus 600 ± 100 nm-ni ja pinna karedus (Ra) suurenes 224 ± 22 nm-ni.Lõõmutamise ajal difundeeruvad süsinikuaatomid FeCoB kihti, mille tulemusena suureneb nende suurus.
Kolme 100 nm paksuste FeCoB kihtidega proovi kuumutati vastavalt temperatuuridel 700, 800 ja 900 °C.Kui temperatuurivahemik on alla 700 °C, ei teki teemandi ja FeCoB vahel olulist sidet ning pärast hüdrotermilist töötlemist eemaldatakse väga vähe materjali.Materjali eemaldamine on tõhus kuni temperatuurini üle 800 °C.
Kui temperatuur jõudis 900 °C-ni, suurenes söövituskiirus kaks korda võrreldes temperatuuriga 800 °C.Siiski on söövitatud piirkonna profiil väga erinev implanteeritud söövitusjärjestuste (FeCoB) omast.
Skemaatiline tahkisöövitusaine visualiseerimine mustri loomiseks: teemandi ruumiline selektiivne tahkissöövitus fotolitograafilise mustriga FeCoB abil.Pildi krediit: Van Z. ja Shankar MR jt, Diamonds and Related Materials.
Teemantidel olevaid 100 nm paksuseid FeCoB proove töödeldi 800 °C juures vastavalt 30, 60 ja 90 minutit.
Graveeritud ala karedus (Ra) määrati reaktsiooniaja funktsioonina 800 °C juures.Proovide kõvadus pärast 30-, 60- ja 90-minutilist lõõmutamist oli vastavalt 186±28 nm, 203±26 nm ja 212±30 nm.Söövitussügavusel 500, 800 või 100 nm on graveeritud ala kareduse ja söövitussügavuse suhe (RD) vastavalt 0,372, 0,254 ja 0,212.
Söövitatud ala karedus ei suurene söövitussügavuse suurenemisega oluliselt.On leitud, et teemandi ja HM söövitusaine vaheliseks reaktsiooniks vajalik temperatuur on üle 700 °C.
Uuringu tulemused näitavad, et FeCoB suudab tõhusalt eemaldada teemante palju kiiremini kui ainult Fe või Co.
Postitusaeg: 31. august 2023