Un nou estudi a la revista Diamond and Related Materials se centra en l'aiguafort del diamant policristalí amb gravador FeCoB per formar patrons.Com a resultat d'aquestes innovacions tecnològiques millorades, es poden obtenir superfícies de diamant sense danys i amb menys defectes.
Recerca: Gravat selectiu espacial de diamants en estat sòlid mitjançant FeCoB amb un patró fotolitogràfic.Crèdit d'imatge: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
Mitjançant el procés de difusió en estat sòlid, les pel·lícules nanocristal·lines FeCoB (Fe:Co:B = 60:20:20, proporció atòmica) poden aconseguir l'orientació de la gelosia i l'eliminació de diamants a la microestructura.
Els diamants tenen qualitats bioquímiques i visuals úniques, així com una gran elasticitat i resistència.La seva durabilitat extrema és una font important de progrés en el mecanitzat d'ultra precisió (tecnologia de tornejat de diamant) i el camí cap a pressions extremes en el rang de centenars de GPa.
La impermeabilitat química, la durabilitat visual i l'activitat biològica augmenten les possibilitats de disseny dels sistemes que utilitzen aquestes qualitats funcionals.Diamond s'ha fet un nom en els camps de la mecatrònica, l'òptica, els sensors i la gestió de dades.
Per tal de permetre la seva aplicació, la unió de diamants i el seu patró creen problemes evidents.El gravat d'ions reactius (RIE), el plasma acoblat inductiu (ICP) i el gravat induït per feix d'electrons són exemples de sistemes de procés existents que utilitzen tècniques de gravat (EBIE).
També es creen estructures de diamant mitjançant tècniques de processament làser i de feix d'ions enfocats (FIB).L'objectiu d'aquesta tècnica de fabricació és accelerar la delaminació així com permetre l'escala en grans àrees en successives estructures de producció.Aquests processos utilitzen gravadors líquids (plasma, gasos i solucions líquides), cosa que limita la complexitat geomètrica possible.
Aquest treball innovador estudia l'ablació del material mitjançant la generació de vapor químic i crea diamants policristalí amb FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 per cent atòmic) a la superfície.L'atenció principal es presta a la creació de models TM per al gravat precís d'estructures a escala metre en diamants.El diamant subjacent s'uneix al FeCoB nanocristal·lí mitjançant tractament tèrmic a 700 a 900 ° C durant 30 a 90 minuts.
Una capa intacta d'una mostra de diamant indica una microestructura policristalina subjacent.La rugositat (Ra) dins de cada partícula concreta era de 3,84 ± 0,47 nm i la rugositat de la superfície total era de 9,6 ± 1,2 nm.La rugositat (dins d'un gra de diamant) de la capa metàl·lica de FeCoB implantada és de 3,39 ± 0,26 nm i l'alçada de la capa és de 100 ± 10 nm.
Després del recuit a 800 ° C durant 30 min, el gruix de la superfície metàl·lica va augmentar a 600 ± 100 nm i la rugositat superficial (Ra) va augmentar a 224 ± 22 nm.Durant el recuit, els àtoms de carboni es difonen a la capa de FeCoB, donant lloc a un augment de mida.
Es van escalfar tres mostres amb capes de FeCoB de 100 nm de gruix a temperatures de 700, 800 i 900 ° C, respectivament.Quan l'interval de temperatura és inferior a 700 °C, no hi ha una unió significativa entre el diamant i el FeCoB i s'elimina molt poc material després del tractament hidrotermal.L'eliminació de material es millora fins a temperatures superiors als 800 °C.
Quan la temperatura va arribar als 900 °C, la velocitat de gravat va augmentar dues vegades en comparació amb la temperatura de 800 °C.Tanmateix, el perfil de la regió gravada és molt diferent del de les seqüències de gravat implantades (FeCoB).
Esquema que mostra la visualització d'un gravador d'estat sòlid per crear un patró: gravat d'estat sòlid selectiu espacialment de diamants mitjançant FeCoB modelat fotolitogràficament.Crèdit de la imatge: Van Z. i Shankar MR et al., Diamonds and Related Materials.
Les mostres de FeCoB de 100 nm de gruix en diamants es van processar a 800 ° C durant 30, 60 i 90 minuts, respectivament.
La rugositat (Ra) de la zona gravada es va determinar en funció del temps de resposta a 800 °C.La duresa de les mostres després del recuit durant 30, 60 i 90 minuts va ser de 186 ± 28 nm, 203 ± 26 nm i 212 ± 30 nm, respectivament.Amb una profunditat de gravat de 500, 800 o 100 nm, la relació (RD) de la rugositat de l'àrea gravada a la profunditat de gravat és de 0,372, 0,254 i 0,212, respectivament.
La rugositat de la zona gravada no augmenta significativament amb l'augment de la profunditat de gravat.S'ha trobat que la temperatura necessària per a la reacció entre el diamant i el gravador HM supera els 700 °C.
Els resultats de l'estudi mostren que FeCoB pot eliminar eficaçment els diamants a un ritme molt més ràpid que el Fe o el Co sols.
Hora de publicació: 31-agost-2023