Elmas, yarı iletken endüstrisi için gelecek vaat eden bir malzemedir, ancak onu ince levhalar halinde kesmek gerçek bir baş ağrısı ve zorluktur.
Son zamanlarda yapılan bir çalışmada, bir araştırma ekibiChiba ÜniversitesiGeliştirdiyeni lazer tabanlı teknikbu, elmasları optimum kristal düzlemi boyunca kesebilir. Bu keşif, elektrikli araçlarda ve yüksek hızlı iletişim teknolojilerinde verimli güç dönüşümü için bu malzemenin daha uygun maliyetli olmasına yardımcı olacaktır.
Önceden, elmasların özellikleri yarı iletken endüstrisi için çekici olsa da, elmas malzemelerinin uygulanması, elmasları verimli bir şekilde ince dilimler halinde kesmek için şu anda piyasada bulunan teknolojinin eksikliği ile sınırlıydı. Verimli dilimlemenin yokluğunda, gofretlerin birer birer sentezlenmesi gerekir, bu da çoğu endüstride üretim maliyetlerini engelleyici hale getirir.
Chiba Üniversitesi Mühendislik Enstitüsü'nden Profesör Hirofumi Hidai liderliğindeki bir Japon araştırma grubu yakın zamanda bu soruna bir çözüm buldu.
Elmaslar ve İlgili Malzemeler dergisinde yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada, pürüzsüz gofretler üretmek için elmasları optimum kristal yüzeyi boyunca temiz bir şekilde kesmek için kullanılabilecek yeni bir lazer tabanlı dilimleme tekniğini rapor ediyorlar.
Elmaslar da dahil olmak üzere çoğu kristalin özellikleri, farklı kristal düzlemleri (kristali oluşturan atomları varsayımsal olarak içeren yüzeyler) boyunca değişir. Örneğin, bir elmas ｛111｝ yüzeyi boyunca kolayca kesilebilir. Ancak ｛100｝ dilimleme zorludur çünkü aynı zamanda parçalanmış yüzey ｛111｝ boyunca çentik kaybını artıran çatlaklar üretir.
Bu istenmeyen çatlakların yayılmasını önlemek için araştırmacılar, kısa lazer darbelerini malzeme içindeki dar, konik bir hacme odaklayan bir elmas işleme tekniği geliştirdiler.
Prof. Hidai, "Odaklanmış lazer ışıması, elması, elmastan daha düşük yoğunluğa sahip amorf karbona dönüştürür. Sonuç olarak, lazer darbeleriyle değişen alanın yoğunluğu azalır ve çatlaklar oluşabilir."
Bunları ışınlayaraklazer darbeleriAraştırmacılar, kare bir ızgara desenindeki şeffaf bir elmas örneğinin üzerine, malzemenin içinde çatlaklara eğilimli küçük bölgelerden oluşan bir ızgara oluşturdular. Izgaradaki değiştirilmiş bölgeler arasındaki boşluk ve her bölgede kullanılan lazer atımlarının sayısı optimal ise, tüm değiştirilmiş bölgeler tercihen ｛100｝ düzlemi boyunca yayılan küçük çatlaklarla birbirine bağlanır. Böylece, ｛100｝ yüzeyli pürüzsüz bir levha, numunenin bir tarafına keskin bir tungsten iğneyi basitçe iterek bloğun geri kalanından kolayca ayrılabilir.
Genel olarak, yukarıdaki teknik, elmasları geleceğin teknolojileri için uygun bir yarı iletken malzeme haline getirmede çok önemli bir adımdır. Bu bağlamda Prof. Hidai şöyle diyor: "Elmas dilimlerinin düşük maliyetle yüksek kaliteli gofretler üretme yeteneği, elmas yarı iletken cihazların imalatı için çok önemlidir. Bu nedenle, bu araştırma bizi elmasın çeşitli uygulamalarını gerçekleştirmeye bir adım daha yaklaştırıyor. elektrikli arabaların ve trenlerin güç dönüşüm oranını iyileştirmek gibi toplumdaki yarı iletkenler."
