Diamond and Related Materials -lehdessä julkaistu uusi tutkimus keskittyy monikiteisen timantin etsaukseen FeCoB-etsausaineella kuvioiden muodostamiseksi.Näiden parantuneiden teknisten innovaatioiden ansiosta timanttipinnat voidaan saada vaurioitumatta ja vähemmän vikoja.
Tutkimus: Kiinteän olomuodon timantin spatiaalinen selektiivinen etsaus FeCoB:lla fotolitografisella kuviolla.Kuvan luotto: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
Kiinteän olomuodon diffuusioprosessin avulla FeCoB-nanokiteiset kalvot (Fe:Co:B=60:20:20, atomisuhde) voivat saavuttaa hilan kohdistuksen ja timanttien eliminoinnin mikrorakenteessa.
Timanteilla on ainutlaatuisia biokemiallisia ja visuaalisia ominaisuuksia sekä korkea elastisuus ja lujuus.Sen äärimmäinen kestävyys on tärkeä edistyksen lähde ultratarkkuuskoneistuksessa (timanttisorvausteknologia) ja tie äärimmäisiin paineisiin satojen GPa:n alueella.
Kemiallinen läpäisemättömyys, visuaalinen kestävyys ja biologinen aktiivisuus lisäävät näitä toiminnallisia ominaisuuksia käyttävien järjestelmien suunnittelumahdollisuuksia.Diamond on tehnyt itselleen nimeä mekatroniikan, optiikan, antureiden ja tiedonhallinnan aloilla.
Timanttien ja niiden kuvioiden kiinnittäminen aiheuttaa ilmeisiä ongelmia niiden käytön mahdollistamiseksi.Reaktiivinen ionisyövytys (RIE), induktiivisesti kytketty plasma (ICP) ja elektronisuihkun aiheuttama etsaus ovat esimerkkejä olemassa olevista prosessijärjestelmistä, jotka käyttävät etsaustekniikoita (EBIE).
Timanttirakenteita luodaan myös käyttämällä laser- ja fokusoitujen ionisäteiden (FIB) käsittelytekniikoita.Tämän valmistustekniikan tavoitteena on nopeuttaa delaminaatiota sekä mahdollistaa skaalaus suurille alueille peräkkäisissä tuotantorakenteissa.Näissä prosesseissa käytetään nestemäisiä etsausaineita (plasmaa, kaasuja ja nestemäisiä liuoksia), mikä rajoittaa saavutettavissa olevaa geometrista monimutkaisuutta.
Tämä uraauurtava työ tutkii materiaalin ablaatiota kemiallisen höyryn muodostuksen avulla ja luo monikiteistä timanttia, jonka pinnalle on FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 atomiprosenttia).Päähuomio kiinnitetään TM-mallien luomiseen metrimittakaisten rakenteiden tarkkaan etsaukseen timantteihin.Alla oleva timantti sidotaan nanokiteiseen FeCoB:hen lämpökäsittelyllä 700 - 900 °C:ssa 30 - 90 minuutin ajan.
Timanttinäytteen ehjä kerros osoittaa alla olevaa monikiteistä mikrorakennetta.Karheus (Ra) kunkin hiukkasen sisällä oli 3,84 ± 0,47 nm ja kokonaispinnan karheus oli 9,6 ± 1,2 nm.Implantoidun FeCoB-metallikerroksen karheus (yhden timantin rakeen sisällä) on 3,39 ± 0,26 nm ja kerroksen korkeus on 100 ± 10 nm.
30 minuutin lämpökäsittelyn jälkeen 800 °C:ssa metallipinnan paksuus kasvoi 600 ± 100 nm:iin ja pinnan karheus (Ra) kasvoi 224 ± 22 nm:iin.Hehkutuksen aikana hiiliatomit diffundoituvat FeCoB-kerrokseen, mikä johtaa koon kasvuun.
Kolme näytettä, joissa oli 100 nm paksuja FeCoB-kerroksia, kuumennettiin lämpötiloissa 700, 800 ja 900 °C, vastaavasti.Kun lämpötila-alue on alle 700 °C, timantin ja FeCoB:n välillä ei ole merkittävää sitoutumista, ja hyvin vähän materiaalia poistuu hydrotermisen käsittelyn jälkeen.Materiaalin poisto tehostuu yli 800 °C lämpötiloihin asti.
Kun lämpötila saavutti 900 °C, etsausnopeus kasvoi kaksi kertaa verrattuna 800 °C:n lämpötilaan.Etsatun alueen profiili on kuitenkin hyvin erilainen kuin istutettujen etch-sekvenssien (FeCoB) profiili.
Kaavio, joka esittää solid-state-etsausaineen visualisoinnin kuvion luomiseksi: Tilallisesti valikoiva timantin solid-state-etsaus käyttämällä fotolitografisesti kuvioitua FeCoB:tä.Kuvan luotto: Van Z. ja Shankar MR et al., Diamonds and Related Materials.
Timanttien päällä olevia 100 nm paksuja FeCoB-näytteitä käsiteltiin 800 °C:ssa 30, 60 ja 90 minuuttia, vastaavasti.
Kaiverretun alueen karheus (Ra) määritettiin vasteajan funktiona 800 °C:ssa.Näytteiden kovuus 30, 60 ja 90 minuutin hehkutuksen jälkeen oli 186±28 nm, 203±26 nm ja 212±30 nm.Syövytyssyvyyden ollessa 500, 800 tai 100 nm kaiverretun alueen karheuden suhde (RD) etsaussyvyyteen on vastaavasti 0,372, 0,254 ja 0,212.
Syövytetyn alueen karheus ei kasva merkittävästi etsaussyvyyden kasvaessa.On havaittu, että timantin ja HM-etsausaineen väliseen reaktioon vaadittava lämpötila on yli 700 °C.
Tutkimuksen tulokset osoittavat, että FeCoB voi tehokkaasti poistaa timantteja paljon nopeammin kuin joko Fe tai Co yksin.
Postitusaika: 31.8.2023