Jaapan arendab teemantpooljuhtide jaoks uut laserlõikustehnoloogiat

Teemant on pooljuhtide tööstuse jaoks paljulubav materjal, kuid selle õhukesteks vahvliteks viilutamine võib olla tõeline peavalu ja väljakutse.
Hiljutises uuringus töötas Chiba ülikooli teadlaste meeskond välja uue laseril põhineva tehnika, mis suudab teemanti lõigata piki optimaalset kristalltasandit. See avastus aitab muuta selle materjali kulutõhusamaks elektrisõidukite tõhusa võimsuse muundamiseks ja kiirete sidetehnoloogiate jaoks.
Varem, kuigi teemandi omadused on pooljuhtide tööstusele atraktiivsed, on teemantmaterjalide kasutamist piiranud praegu turul oleva tehnoloogia puudumine teemandi tõhusaks õhukesteks viiludeks lõikamiseks. Tõhusa viilutamise puudumisel tuleb vahvlid sünteesida ükshaaval, mistõttu on nende tootmiskulud enamikus tööstusharudes üle jõu käivad.
Jaapani uurimisrühm, mida juhib Chiba ülikooli tehnikakõrgkooli professor Hirofumi Hidai, leidis hiljuti sellele probleemile lahenduse.
Hiljuti ajakirjas Diamonds and Related Materials avaldatud uuringus teatasid nad uuest laseripõhisest viilutamistehnikast, mida saab kasutada teemantide puhtaks lõikamiseks piki optimaalset kristallipinda, et toota siledaid vahvleid.
Enamiku kristallide, sealhulgas teemandi omadused varieeruvad erinevatel kristallitasanditel (pinnad, mis hüpoteetiliselt sisaldavad kristalli moodustavaid aatomeid). Näiteks saab teemanti kergesti lõigata mööda ｛111｝ pinda. Kuid ｛100｝ viilutamine on keeruline, kuna see tekitab ka lagunenud pinnale ｛111｝ pragusid, mis suurendab sälkude kadu.
Et vältida nende soovimatute pragude levikut, töötasid teadlased välja teemanttöötluse tehnika, mis koondab lühikesed laserimpulssid materjali kitsale, kitsenevale mahule.
Prof Hidai selgitab: "Fokuseeritud laserkiirgus muudab teemandi amorfseks süsinikuks, mille tihedus on väiksem kui teemandil. Selle tulemusena väheneb laserimpulssidega muudetud ala tihedus ja võivad tekkida praod."
Kiiritades neid laserimpulsse läbipaistva teemandi proovile ruudukujulise ruudukujulise mustriga, lõid teadlased materjali sees võrgu, mis koosnes väikestest pragudele kalduvatest piirkondadest. Kui võrgu modifitseeritud piirkondade vaheline kaugus ja igas piirkonnas kasutatavate laserimpulsside arv on optimaalne, on kõik modifitseeritud piirkonnad üksteisega ühendatud väikeste pragudega, mis levivad eelistatavalt piki ｛100｝ tasapinda. Seega saab ｛100｝ pinnaga sileda vahvli hõlpsasti ülejäänud plokist eraldada, lükates terava volframnõela proovi ühele küljele.
Üldiselt on ülaltoodud tehnika oluline samm teemandi muutmisel tulevaste tehnoloogiate jaoks sobivaks pooljuhtmaterjaliks. Sellega seoses ütleb prof Hidai: "Teemantviilude võime toota kvaliteetseid vahvleid madalate kuludega on teemantpooljuhtseadiste valmistamisel ülioluline. Seega viib see uurimus meid sammu võrra lähemale teemandi erinevate rakenduste realiseerimisele. pooljuhid ühiskonnas, näiteks elektriautode ja rongide võimsuse muundamise määra parandamine.