เทคนิคการอบไอน้ำด้วยไอน้ำบนพื้นผิวเพชรสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้ายุคหน้า

Anonim

เพชรมักจะถูกนำมาแสดงในเครื่องประดับอันประณีต แต่รูปแบบของคาร์บอนที่เป็นของแข็งนี้ยังมีชื่อเสียงในด้านคุณสมบัติทางกายภาพและทางอิเล็กทรอนิกส์ที่โดดเด่น ในญี่ปุ่นการทำงานร่วมกันระหว่างนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีธรรมชาติของมหาวิทยาลัย Kanazawa และ AIST ในเมือง Tsukuba นำโดย Ryo Yoshida ได้ใช้การอบไอน้ำเพื่อสร้างพื้นผิวเพชรที่ถูกทำลายด้วยไฮไดรด์

เพชรมีลักษณะหลายอย่างที่ทำให้มันน่าสนใจสำหรับการประยุกต์ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตามเพชรมีข้อบกพร่องที่สามารถสังเกตได้ในระดับอะตอมที่สร้างคุณสมบัติพื้นผิวเฉพาะซึ่งมีอิทธิพลต่อการใช้งานในอุปกรณ์ดังกล่าว

การสิ้นสุดพื้นผิวโดยใช้ออกซิเจนหรือไฮโดรเจนทำให้โครงสร้างเพชรมีเสถียรภาพ พื้นผิวเพชรที่ถูกยกเลิกด้วยไฮโดรเจน (H-terminated) มีชั้นก๊าซหลุมสองมิติ (2DHG) ที่ช่วยให้สามารถใช้งานได้ด้วยอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง พื้นผิวเพชรที่สิ้นสุดด้วยออกซิเจนจะเกิดขึ้นจากการเกิดออกซิเดชันของพื้นผิวของพื้นผิวที่ถูกยกเลิกด้วย H ซึ่งจะขจัดพันธะคาร์บอนไฮโดรเจน (CH) และ 2DHG ออกไป "แต่สิ่งนี้จะทำให้พื้นผิวเพชรขรุขระและทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์ลดลง" Norio Tokuda กล่าว มหาวิทยาลัยคานาซาวะ

เพื่อแก้ปัญหานี้นักวิจัยได้ทำการอบไอน้ำ พวกเขาเริ่มต้นด้วย (1 1 1) - วัดความดันสูงและอุณหภูมิสูงเดี่ยว - ผลึกเดี่ยว Ib และ IIa พื้นผิว ฟิล์มเพชรที่ใช้ร่วมกับสารตะกั่วได้รับการปลูกบนพื้นผิว Ib โดยผ่านการสะสมไอเคมีจากพลาสมาไมโครเวฟ (MPCVD) ตัวอย่างเพชรที่ได้รับการสัมผัสกับ H-plasma ในห้อง MPCVD เมื่อต้องการสร้างพื้นผิวที่ถูกไฮดรอกซิลยกเลิกตัวอย่างเพชรที่ถูกยกเลิกด้วยไอน้ำต้องได้รับการอบด้วยไอน้ำ การบำบัดด้วยการอบอ่อนที่เกิดขึ้นภายใต้บรรยากาศของไนโตรเจนที่เกิดฟองผ่านน้ำแบบอัลตร้าเปเปอร์ในหลอดควอทซ์ในเตาไฟฟ้า

ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าพันธะของ CH บนผิวเพชรยังคงอยู่ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 400 องศาเซลเซียส ดังนั้นจึงตรวจพบ 2DHG "อย่างไรก็ตามไอน้ำที่อุณหภูมิสูงเกินกว่า 500 องศาเซลเซียสจะทำให้พันธะของ CH ออกจากพื้นผิวเพชร" โยชิดะอธิบาย "การหายตัวไปของ 2DHG"

ดังนั้นผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการอบด้วยไอน้ำสามารถขจัด 2DHG ในขณะที่ยังคงรักษาสัณฐานวิทยาพื้นผิวของพื้นผิวเพชร (1 1) "เมื่อเทียบกับเทคนิคทั่วไปในการกำจัด 2DHG เช่นการออกซิเดชันของสารเคมีเปียก" Tokuda กล่าว "การอบไอน้ำมีประโยชน์ในการรักษาพื้นผิวเรียบที่เป็นอะตอม"

menu
menu