Diamond and Related Materials сэтгүүлд гарсан шинэ судалгаа нь олон талст алмазыг FeCoB сийлбэрээр сийлбэрлэн хэв маягийг бий болгоход чиглэв.Эдгээр сайжруулсан технологийн шинэчлэлийн үр дүнд алмаазан гадаргууг гэмтэлгүй, бага согогтой гаргаж авах боломжтой.
Судалгаа: Фотолитографийн хээтэй FeCoB ашиглан хатуу төлөвт алмазыг орон зайн сонгомол сийлбэр.Зургийн кредит: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
Хатуу төлөвт тархах процессоор FeCoB нанокристалл хальс (Fe:Co:B=60:20:20, атомын харьцаа) нь торонд чиглүүлж, бичил бүтэц дэх алмазыг арилгах боломжтой.
Алмаз нь биохимийн болон харааны өвөрмөц чанараас гадна өндөр уян хатан чанар, хүч чадалтай.Түүний хэт бат бөх чанар нь хэт нарийн боловсруулалт (алмаз эргүүлэх технологи) болон хэдэн зуун GPa-ийн хязгаарт хэт их даралтанд хүрэх зам дахь ахиц дэвшлийн чухал эх үүсвэр юм.
Химийн үл нэвтрэх чанар, харааны бат бөх чанар, биологийн идэвхжил нь эдгээр функциональ чанарыг ашигладаг системийн дизайны боломжийг нэмэгдүүлдэг.Даймонд нь мехатроник, оптик, мэдрэгч, өгөгдлийн менежментийн салбарт нэр хүндтэй болсон.
Тэдгээрийн хэрэглээг идэвхжүүлэхийн тулд алмааз болон тэдгээрийн хэв маягийг холбох нь тодорхой бэрхшээлийг үүсгэдэг.Реактив ионы сийлбэр (RIE), индуктив хосолсон плазм (ICP), электрон цацрагаар өдөөгдсөн сийлбэр нь сийлбэрлэх техник (EBIE) ашигладаг одоо байгаа процессын системийн жишээ юм.
Очир эрдэнийн бүтцийг мөн лазер болон төвлөрсөн ион туяа (FIB) боловсруулах техник ашиглан бүтээдэг.Энэхүү үйлдвэрлэлийн аргын зорилго нь давхаргын задралыг хурдасгах, түүнчлэн дараалсан үйлдвэрлэлийн бүтцэд том талбайд масштаблах боломжийг олгох явдал юм.Эдгээр процессууд нь геометрийн нарийн төвөгтэй байдлыг хязгаарладаг шингэн хандлагчийг (плазм, хий, шингэн уусмал) ашигладаг.
Энэхүү шинэлэг ажил нь химийн уур үүсгэх замаар материалын аблацийг судалж, гадаргуу дээр FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 атомын хувь) бүхий поликристал алмаз үүсгэдэг.Метрийн хэмжүүрийн бүтцийг алмаазаар нарийн сийлбэрлэх TM загварыг бий болгоход гол анхаарал хандуулдаг.Үндсэн алмазыг 700-900 градусын температурт 30-90 минутын турш дулааны боловсруулалтанд оруулан нанокристалл FeCoB-тай холбодог.
Алмазан дээжийн бүрэн бүтэн давхарга нь үндсэн поликристал бичил бүтцийг илтгэнэ.Тодорхой бөөмс бүрийн доторх барзгар байдал (Ra) 3.84 ± 0.47 нм, гадаргуугийн нийт барзгаржилт 9.6 ± 1.2 нм байв.Суулгасан FeCoB металлын давхаргын барзгар байдал (нэг алмаазан ширхэг дотор) 3.39 ± 0.26 нм, давхаргын өндөр нь 100 ± 10 нм байна.
800°С-т 30 минутын турш хатгасны дараа металлын гадаргуугийн зузаан 600±100 нм болж, гадаргуугийн барзгаржилт (Ra) 224±22 нм хүртэл нэмэгдэв.Завсрын үед нүүрстөрөгчийн атомууд FeCoB давхаргад тархаж, хэмжээ нь нэмэгддэг.
100 нм зузаантай FeCoB давхаргатай гурван дээжийг 700, 800, 900°C-ийн температурт халаасан.Температурын хүрээ нь 700 ° C-аас доош байх үед алмаз ба FeCoB хооронд мэдэгдэхүйц холбоо байхгүй бөгөөд гидротермаль боловсруулалтын дараа маш бага материал арилдаг.Материалыг зайлуулах нь 800 ° C-аас дээш температур хүртэл нэмэгддэг.
Температур 900 ° C хүрэхэд сийлбэрийн хурд 800 ° C-тай харьцуулахад хоёр дахин нэмэгдэв.Гэсэн хэдий ч сийлсэн хэсгийн дүр төрх нь суулгацын сийлбэрийн дарааллаас (FeCoB) тэс өөр байна.
Загвар үүсгэх хатуу төлөвт сийлбэрийн дүрслэлийг харуулсан схем: Фотолитографийн хээтэй FeCoB ашиглан алмазыг орон зайн сонгомол хатуу төлөвт сийлбэрлэх.Зургийн кредит: Ван З. ба Шанкар MR нар, Алмаз ба холбогдох материалууд.
Алмазан дээрх 100 нм зузаантай FeCoB дээжийг 800°С-т 30, 60, 90 минутын турш тус тус боловсруулсан.
Сийлсэн талбайн барзгаржилтыг (Ra) 800°С-д хариу үйлдэл үзүүлэх хугацаанаас хамааруулан тодорхойлсон.Дээжийг 30, 60, 90 минутын турш хатгасны дараа хатуулаг нь 186±28 нм, 203±26 нм, 212±30 нм байв.Сийлбэрийн гүн нь 500, 800, 100 нм байх үед сийлсэн талбайн барзгаржилтыг сийлбэрийн гүнд харьцуулсан харьцаа (RD) тус тус 0.372, 0.254, 0.212 байна.
Сийлсэн талбайн барзгар байдал нь сийлбэрийн гүн нэмэгдэх тусам төдийлөн нэмэгддэггүй.Алмаз ба HM-ийн хоорондох урвалд шаардагдах температур 700 хэмээс дээш байдаг нь тогтоогдсон.
Судалгааны үр дүнд FeCoB нь дангаар нь Fe эсвэл Co-оос хамаагүй хурдан алмазыг үр дүнтэй арилгаж чаддаг болохыг харуулж байна.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 8-р сарын 31-ний хооронд