Mae astudiaeth newydd yn y cyfnodolyn Diamond and Related Materials yn canolbwyntio ar ysgythru diemwnt polygrisialog gydag ysgythrwr FeCoB i ffurfio patrymau.O ganlyniad i'r datblygiadau technolegol gwell hyn, gellir cael arwynebau diemwnt heb eu difrodi a chyda llai o ddiffygion.
Ymchwil: Ysgythriad dewisol gofodol o ddiamwnt yn y cyflwr solet gan ddefnyddio FeCoB gyda phatrwm ffotolithograffig.Credyd delwedd: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
Trwy'r broses trylediad cyflwr solet, gall ffilmiau nanocrisialog FeCoB (Fe: Co: B = 60:20:20, cymhareb atomig) gyflawni targedu dellt a dileu diemwntau yn y microstrwythur.
Mae gan ddiamwntau rinweddau biocemegol a gweledol unigryw, yn ogystal ag elastigedd a chryfder uchel.Mae ei wydnwch eithafol yn ffynhonnell bwysig o gynnydd mewn peiriannu manwl iawn (technoleg troi diemwnt) a'r llwybr i bwysau eithafol yn yr ystod o gannoedd o GPa.
Mae anathreiddedd cemegol, gwydnwch gweledol a gweithgaredd biolegol yn cynyddu posibiliadau dylunio systemau sy'n defnyddio'r rhinweddau swyddogaethol hyn.Mae Diamond wedi gwneud enw iddo'i hun ym meysydd mecatroneg, opteg, synwyryddion a rheoli data.
Er mwyn galluogi eu cymhwyso, mae bondio diemwntau a'u patrwm yn creu problemau amlwg.Mae ysgythru ïon adweithiol (RIE), plasma wedi'i gyplysu'n anwythol (ICP), ac ysgythru a achosir gan belydr electron yn enghreifftiau o systemau proses presennol sy'n defnyddio technegau ysgythru (EBIE).
Mae strwythurau diemwnt hefyd yn cael eu creu gan ddefnyddio technegau prosesu laser a thrawst ïon ffocws (FIB).Nod y dechneg saernïo hon yw cyflymu dadlaminiad yn ogystal â chaniatáu graddio dros ardaloedd mawr mewn strwythurau cynhyrchu olynol.Mae'r prosesau hyn yn defnyddio ysgythriadau hylif (plasma, nwyon, a hydoddiannau hylifol), sy'n cyfyngu ar y cymhlethdod geometrig y gellir ei gyflawni.
Mae'r gwaith arloesol hwn yn astudio abladiad deunydd trwy gynhyrchu anwedd cemegol ac yn creu diemwnt polygrisialog gyda FeCoB (Fe: Co:B, 60:20:20 y cant atomig) ar yr wyneb.Rhoddir y prif sylw i greu modelau TM ar gyfer ysgythriad manwl gywir o strwythurau ar raddfa metr mewn diemwntau.Mae'r diemwnt gwaelodol wedi'i fondio â'r nanocristalline FeCoB trwy driniaeth wres ar 700 i 900 ° C am 30 i 90 munud.
Mae haen gyfan o sampl diemwnt yn dynodi microstrwythur amlgrisialog gwaelodol.Y garwedd (Ra) o fewn pob gronyn penodol oedd 3.84 ± 0.47 nm, a chyfanswm y garwedd arwyneb oedd 9.6 ± 1.2 nm.Garwedd (o fewn un grawn diemwnt) yr haen fetel FeCoB wedi'i fewnblannu yw 3.39 ± 0.26 nm, ac uchder yr haen yw 100 ± 10 nm.
Ar ôl anelio ar 800 ° C am 30 munud, cynyddodd trwch yr arwyneb metel i 600 ± 100 nm, a chynyddodd y garwedd arwyneb (Ra) i 224 ± 22 nm.Yn ystod anelio, mae atomau carbon yn ymledu i'r haen FeCoB, gan arwain at gynnydd mewn maint.
Cynheswyd tri sampl gyda haenau FeCoB 100 nm o drwch ar dymheredd o 700, 800, a 900 ° C, yn y drefn honno.Pan fo'r ystod tymheredd yn is na 700 ° C, nid oes bondio sylweddol rhwng diemwnt a FeCoB, ac ychydig iawn o ddeunydd sy'n cael ei dynnu ar ôl triniaeth hydrothermol.Mae symud deunydd yn cael ei wella hyd at dymheredd uwch na 800 ° C.
Pan gyrhaeddodd y tymheredd 900 ° C, cynyddodd y gyfradd ysgythru ddwywaith o'i gymharu â thymheredd 800 ° C.Fodd bynnag, mae proffil y rhanbarth ysgythru yn wahanol iawn i broffil y dilyniannau etch a fewnblannwyd (FeCoB).
Sgematig yn dangos delweddu ysgythriad cyflwr solet i greu patrwm: Ysgythriad cyflwr solet gofodol o ddiamwnt gan ddefnyddio FeCoB â phatrwm ffotolithograffig.Credyd delwedd: Van Z. a Shankar MR et al., Diemwntau a Deunyddiau Cysylltiedig.
Proseswyd samplau FeCoB 100 nm o drwch ar ddiamwntau ar 800 ° C am 30, 60, a 90 munud, yn y drefn honno.
Penderfynwyd ar garwedd (Ra) yr ardal wedi'i ysgythru fel swyddogaeth yr amser ymateb ar 800 ° C.Caledwch y samplau ar ôl anelio am 30, 60 a 90 munud oedd 186 ± 28 nm, 203 ± 26 nm a 212±30 nm, yn y drefn honno.Gyda dyfnder etch o 500, 800, neu 100 nm, y gymhareb (RD) o garwedd yr ardal ysgythru i'r dyfnder etch yw 0.372, 0.254, a 0.212, yn y drefn honno.
Nid yw garwedd yr ardal ysgythru yn cynyddu'n sylweddol gyda dyfnder ysgythru cynyddol.Canfuwyd bod y tymheredd sydd ei angen ar gyfer yr adwaith rhwng diemwnt ac EM etchant yn fwy na 700°C.
Mae canlyniadau'r astudiaeth yn dangos y gall FeCoB gael gwared ar ddiamwntau yn gyflymach o lawer na Fe neu Co yn unig.
Amser post: Awst-31-2023