Ang isang bagong pag-aaral sa journal na Diamond at Mga Kaugnay na Materyal ay nakatuon sa pag-ukit ng polycrystalline na brilyante na may FeCoB etchant upang bumuo ng mga pattern.Bilang resulta ng mga pinahusay na teknolohikal na pagbabagong ito, ang mga ibabaw ng brilyante ay maaaring makuha nang walang pinsala at may mas kaunting mga depekto.
Pananaliksik: Spatial selective etching ng brilyante sa solid state gamit ang FeCoB na may photolithographic pattern.Credit ng larawan: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
Sa pamamagitan ng proseso ng solid-state diffusion, ang FeCoB nanocrystalline films (Fe:Co:B=60:20:20, atomic ratio) ay makakamit ang pag-target sa sala-sala at pag-aalis ng mga diamante sa microstructure.
Ang mga diamante ay may natatanging biochemical at visual na katangian, pati na rin ang mataas na pagkalastiko at lakas.Ang matinding tibay nito ay isang mahalagang pinagmumulan ng pag-unlad sa ultra precision machining (diamond turning technology) at ang landas patungo sa matinding pressure sa hanay ng daan-daang GPa.
Ang kemikal na impermeability, visual na tibay at biological na aktibidad ay nagdaragdag sa mga posibilidad ng disenyo ng mga system na gumagamit ng mga functional na katangiang ito.Gumawa ng pangalan ang Diamond para sa sarili nito sa mga larangan ng mechatronics, optika, sensor at pamamahala ng data.
Upang paganahin ang kanilang aplikasyon, ang pagbubuklod ng mga diamante at ang kanilang pattern ay lumilikha ng mga halatang problema.Ang reactive ion etching (RIE), inductively coupled plasma (ICP), at electron beam induced etching ay mga halimbawa ng mga umiiral nang process system na gumagamit ng etching techniques (EBIE).
Ang mga istrukturang diyamante ay nilikha din gamit ang mga pamamaraan sa pagpoproseso ng laser at nakatutok na ion beam (FIB).Ang layunin ng pamamaraan ng katha na ito ay upang mapabilis ang delamination gayundin upang payagan ang pag-scale sa malalaking lugar sa sunud-sunod na istruktura ng produksyon.Ang mga prosesong ito ay gumagamit ng mga likidong etchant (plasma, mga gas, at mga likidong solusyon), na naglilimita sa geometric na kumplikadong matamo.
Ang groundbreaking na gawaing ito ay nag-aaral ng materyal na ablation sa pamamagitan ng chemical vapor generation at lumilikha ng polycrystalline diamond na may FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 atomic percent) sa ibabaw.Ang pangunahing pansin ay binabayaran sa paglikha ng mga modelo ng TM para sa tumpak na pag-ukit ng mga istruktura ng sukat ng metro sa mga diamante.Ang pinagbabatayan na brilyante ay nakatali sa nanocrystalline FeCoB sa pamamagitan ng heat treatment sa 700 hanggang 900°C sa loob ng 30 hanggang 90 minuto.
Ang isang buo na layer ng isang sample ng brilyante ay nagpapahiwatig ng isang pinagbabatayan na polycrystalline microstructure.Ang pagkamagaspang (Ra) sa loob ng bawat partikular na butil ay 3.84 ± 0.47 nm, at ang kabuuang pagkamagaspang sa ibabaw ay 9.6 ± 1.2 nm.Ang kagaspangan (sa loob ng isang butil ng brilyante) ng itinanim na FeCoB metal layer ay 3.39 ± 0.26 nm, at ang taas ng layer ay 100 ± 10 nm.
Pagkatapos ng pagsusubo sa 800 ° C sa loob ng 30 min, ang kapal ng ibabaw ng metal ay tumaas sa 600 ± 100 nm, at ang pagkamagaspang sa ibabaw (Ra) ay tumaas sa 224 ± 22 nm.Sa panahon ng pagsusubo, nagkakalat ang mga carbon atom sa layer ng FeCoB, na nagreresulta sa pagtaas ng laki.
Tatlong mga sample na may mga layer ng FeCoB na 100 nm ang kapal ay pinainit sa temperatura na 700, 800, at 900 ° C, ayon sa pagkakabanggit.Kapag ang hanay ng temperatura ay mas mababa sa 700°C, walang makabuluhang pagbubuklod sa pagitan ng brilyante at FeCoB, at napakakaunting materyal ang inaalis pagkatapos ng hydrothermal treatment.Ang pag-alis ng materyal ay pinahusay hanggang sa mga temperaturang higit sa 800 °C.
Kapag ang temperatura ay umabot sa 900°C, ang etching rate ay tumaas nang dalawang beses kumpara sa temperatura na 800°C.Gayunpaman, ang profile ng naka-ukit na rehiyon ay ibang-iba sa mga implanted etch sequence (FeCoB).
Schematic na nagpapakita ng visualization ng solid state etchant para gumawa ng pattern: Spatially selective solid state etching ng brilyante gamit ang photolithographically patterned na FeCoB.Credit ng larawan: Van Z. at Shankar MR et al., Mga Diamond at Mga Kaugnay na Materyales.
Ang mga sample ng FeCoB na 100 nm makapal sa mga diamante ay naproseso sa 800 ° C para sa 30, 60, at 90 minuto, ayon sa pagkakabanggit.
Ang pagkamagaspang (Ra) ng nakaukit na lugar ay tinutukoy bilang isang function ng oras ng pagtugon sa 800 ° C.Ang tigas ng mga sample pagkatapos ng pagsusubo para sa 30, 60 at 90 minuto ay 186 ± 28 nm, 203 ± 26 nm at 212 ± 30 nm, ayon sa pagkakabanggit.Sa lalim ng etch na 500, 800, o 100 nm, ang ratio (RD) ng kagaspangan ng nakaukit na lugar sa lalim ng etch ay 0.372, 0.254, at 0.212, ayon sa pagkakabanggit.
Ang pagkamagaspang ng nakaukit na lugar ay hindi tumataas nang malaki sa pagtaas ng lalim ng pag-ukit.Napag-alaman na ang temperatura na kinakailangan para sa reaksyon sa pagitan ng brilyante at HM etchant ay lampas sa 700°C.
Ang mga resulta ng pag-aaral ay nagpapakita na ang FeCoB ay maaaring epektibong mag-alis ng mga diamante sa mas mabilis na rate kaysa sa Fe o Co lamang.
Oras ng post: Aug-31-2023