Japonija kuria naują deimantinių puslaidininkių pjaustymo lazeriu technologiją

Deimantas yra perspektyvi medžiaga puslaidininkių pramonei, tačiau pjaustyti jį į plonas plokšteles gali būti tikras galvos skausmas ir iššūkis.
Neseniai atliktame tyrime Čibos universiteto mokslininkų komanda sukūrė naują lazeriu pagrįstą techniką, kuri gali pjauti deimantą optimalioje kristalų plokštumoje. Šis atradimas padės padaryti šią medžiagą ekonomiškesnę efektyviam elektros energijos konvertavimui elektromobiliuose ir didelės spartos ryšio technologijoms.
Anksčiau, nors deimantų savybės buvo patrauklios puslaidininkių pramonei, deimantinių medžiagų panaudojimą ribojo šiuo metu rinkoje esančios technologijos, leidžiančios efektyviai supjaustyti deimantą plonais griežinėliais. Nesant efektyvaus pjaustymo, plokštelės turi būti sintezuojamos po vieną, todėl jų gamybos sąnaudos daugumoje pramonės šakų yra pernelyg didelės.
Japonijos tyrimų grupė, vadovaujama profesoriaus Hirofumi Hidai iš Čibos universiteto Inžinerijos mokyklos, neseniai rado šios problemos sprendimą.
Neseniai žurnale „Diamonds and Related Materials“ paskelbtame tyrime jie praneša apie naują lazeriu pagrįstą pjaustymo techniką, kuri gali būti naudojama švariai išpjauti deimantus išilgai optimalaus kristalo paviršiaus, kad būtų pagamintos lygios plokštelės.
Daugumos kristalų, įskaitant deimantą, savybės skiriasi skirtingose ​​kristalų plokštumose (paviršiuose, kuriuose hipotetiškai yra kristalą sudarančių atomų). Pavyzdžiui, deimantą galima lengvai pjauti išilgai ｛111｝ paviršiaus. Tačiau ｛100｝ pjaustymas yra sudėtingas, nes taip pat susidaro įtrūkimai išilgai iširusio paviršiaus ｛111｝, o tai padidina įpjovų praradimą.
Siekdami užkirsti kelią šių nepageidaujamų įtrūkimų plitimui, mokslininkai sukūrė deimantų apdirbimo techniką, kuri sutelkia trumpus lazerio impulsus į siaurą, siaurėjantį medžiagos tūrį.
Prof. Hidai paaiškina: "Sufokusuotas lazerinis švitinimas paverčia deimantą į amorfinę anglį, kurios tankis yra mažesnis nei deimantas. Dėl to lazerio impulsų pakeistos srities tankis mažėja ir gali susidaryti įtrūkimai."
Apšvitindami šiuos lazerio impulsus ant skaidraus deimanto pavyzdžio kvadratinio tinklelio modeliu, tyrėjai medžiagos viduje sukūrė tinklelį, kurį sudarė maži įtrūkimai linkę regionai. Jei atstumas tarp modifikuotų tinklelio sričių ir kiekvienoje srityje naudojamų lazerio impulsų skaičius yra optimalus, visos modifikuotos sritys yra sujungtos viena su kita mažais įtrūkimais, kurie pirmiausia sklinda išilgai 100 plokštumos. Taigi, lygią plokštelę, kurios paviršius yra 100, galima lengvai atskirti nuo likusio bloko, tiesiog nustumiant aštrią volframo adatą į vieną mėginio pusę.
Apskritai aukščiau pateiktas metodas yra pagrindinis žingsnis siekiant, kad deimantai būtų tinkama puslaidininkinė medžiaga ateities technologijoms. Šiuo atžvilgiu prof. Hidai sako: "Deimantų griežinėlių gebėjimas mažomis sąnaudomis gaminti aukštos kokybės plokšteles yra labai svarbus gaminant deimantinius puslaidininkinius įtaisus. Taigi šis tyrimas priartina mus prie įvairių deimantų pritaikymo galimybių. puslaidininkių visuomenėje, pavyzdžiui, elektromobilių ir traukinių galios konversijos koeficiento gerinimas“.