Diamant je obetaven material za industrijo polprevodnikov, vendar je njegovo rezanje na tanke rezine pravi glavobol in izziv.
V nedavni študiji je skupina raziskovalcev naUniverza Chibarazvil anova laserska tehnikaki lahko reže diamante vzdolž optimalne kristalne ravnine. To odkritje bo pomagalo narediti ta material stroškovno učinkovitejši za učinkovito pretvorbo energije v električnih vozilih in hitrih komunikacijskih tehnologijah.
Prej, čeprav so bile lastnosti diamantov privlačne za industrijo polprevodnikov, je bila uporaba diamantnih materialov omejena zaradi pomanjkanja tehnologije, ki je trenutno na trgu za učinkovito rezanje diamantov na tanke rezine. Ker ni učinkovitega rezanja, je treba rezine sintetizirati enega za drugim, zaradi česar so njihovi proizvodni stroški v večini industrij previsoki.
Japonska raziskovalna skupina, ki jo vodi profesor Hirofumi Hidai s podiplomske šole za inženiring Univerze Chiba, je nedavno našla rešitev za ta problem.
V študiji, nedavno objavljeni v reviji Diamonds and Related Materials, poročajo o novi laserski tehniki rezanja, ki jo je mogoče uporabiti za čisto rezanje diamantov vzdolž optimalne kristalne površine za izdelavo gladkih rezin.
Lastnosti večine kristalov, vključno z diamanti, se razlikujejo po različnih kristalnih ravninah (površinah, ki hipotetično vsebujejo atome, ki sestavljajo kristal). Na primer, diamant je mogoče zlahka razrezati po površini ｛111｝. Vendar pa je rezanje ｛100｝ zahtevno, ker povzroči tudi razpoke vzdolž razpadle površine ｛111｝, kar poveča izgubo zareze.
Da bi preprečili širjenje teh nezaželenih razpok, so raziskovalci razvili tehniko obdelave diamantov, ki osredotoča kratke laserske impulze na ozko, zoženo prostornino znotraj materiala.
Profesor Hidai pojasnjuje: "Fokusirano lasersko obsevanje pretvori diamant v amorfni ogljik, ki ima nižjo gostoto kot diamant. Posledično se zmanjša gostota območja, ki ga spremenijo laserski impulzi, in lahko nastanejo razpoke."
Z obsevanjem tehlaserski impulziNa vzorcu prozornega diamanta v vzorcu kvadratne mreže so raziskovalci znotraj materiala ustvarili mrežo, ki je bila sestavljena iz majhnih regij, nagnjenih k razpokam. Če je razmik med modificiranimi območji v mreži in število laserskih impulzov, uporabljenih v vsaki regiji, optimalen, so vsa modificirana področja med seboj povezana z majhnimi razpokami, ki se prednostno širijo vzdolž ravnine ｛100｝. Tako lahko gladko rezino s površino ｛100｝ zlahka ločite od preostalega bloka tako, da preprosto potisnete ostro volframovo iglo na eno stran vzorca.
Na splošno je zgornja tehnika ključni korak pri ustvarjanju diamantov kot primernega polprevodniškega materiala za prihodnje tehnologije. V zvezi s tem prof. Hidai pravi: "Zmožnost diamantnih rezin za proizvodnjo visokokakovostnih rezin po nizki ceni je ključnega pomena za izdelavo diamantnih polprevodniških naprav. Tako nas ta raziskava pripelje korak bližje k uresničitvi različnih aplikacij diamanta polprevodnikov v družbi, kot je izboljšanje stopnje pretvorbe električne energije električnih avtomobilov in vlakov."
