Јапан развија нову технологију ласерског сечења за дијамантски полупроводник

Дијамант је обећавајући материјал за индустрију полупроводника, али његово резање на танке плочице може бити права главобоља и изазов.
У недавној студији, тим истраживача са Универзитета Чиба развио је нову ласерску технику која може да сече дијамант дуж оптималне кристалне равни. Ово откриће ће помоћи да овај материјал буде исплативији за ефикасну конверзију снаге у електричним возилима и комуникацијским технологијама велике брзине.
Раније, иако су својства дијаманта привлачна за индустрију полупроводника, примена дијамантских материјала била је ограничена недостатком технологије која је тренутно на тржишту за ефикасно сечење дијаманта на танке кришке. У недостатку ефикасног резања, облатне се морају синтетизовати један по један, што чини њихов производни трошак превисоким у већини индустрија.
Јапанска истраживачка група коју води професор Хирофуми Хидаи са Факултета инжењерских наука Универзитета Чиба недавно је пронашла решење за овај проблем.
У студији која је недавно објављена у часопису Диамондс анд Релатед Материалс, они извештавају о новој ласерској техници сечења која се може користити за чисто сечење дијаманата дуж оптималне кристалне површине како би се произвеле глатке плочице.
Особине већине кристала, укључујући дијамант, варирају дуж различитих кристалних равни (површине које хипотетички садрже атоме који чине кристал). На пример, дијамант се може лако исећи дуж површине ｛111｝. Међутим, резање ｛100｝ је изазовно јер такође производи пукотине дуж дезинтегрисане површине ｛111｝, што повећава губитак зареза.
Да би спречили ширење ових непожељних пукотина, истраживачи су развили технику обраде дијаманата која фокусира кратке ласерске импулсе на уску, сужену запремину унутар материјала.
Професор Хидаи објашњава: "Фокусирано ласерско зрачење претвара дијамант у аморфни угљеник, који има нижу густину од дијаманта. Као резултат тога, густина подручја измењеног ласерским импулсима се смањује и могу се формирати пукотине."
Зрачењем ових ласерских импулса на узорак прозирног дијаманта у облику квадратне мреже, истраживачи су створили мрежу унутар материјала која се састојала од малих региона склоних пуцању. Ако је размак између модификованих региона у мрежи и броја ласерских импулса који се користе у сваком региону оптималан, сви модификовани региони су међусобно повезани малим пукотинама које се првенствено шире дуж равни ｛100｝. Тако се глатка плочица површине ｛100｝ може лако одвојити од остатка блока једноставним гурањем оштре волфрамове игле на једну страну узорка.
Све у свему, горња техника је кључни корак у стварању дијаманта као одговарајућег полупроводничког материјала за будуће технологије. С тим у вези, проф. Хидаи каже: "Способност дијамантских кришки да производе висококвалитетне плочице по ниској цени је кључна за производњу дијамантских полупроводничких уређаја. Дакле, ово истраживање нас доводи корак ближе реализацији различитих примена дијаманата полупроводника у друштву, као што је побољшање стопе конверзије енергије електричних аутомобила и возова“.