Автор: Альфонсо Маруччиа (Alfonso Maruccia)
(techspot.com) - Алмазы входят в число самых многообещающих материалов для таких технологических областей применения, как скоростная телекоммуникация и преобразование энергии в электромобилях или на электростанциях. Однако с алмазами нелегко работать, так как они имеют тенденцию к растрескиванию при попытке разрезать их на тонкие пластины.
Новый лазерный метод, разработанный группой японских ученых из Университета Тиба (Chiba University), вероятно, позволяет «легко разрезать» алмазы на пластины вдоль оптимальной кристаллографической плоскости. Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Diamond and Related Materials, и они могут помочь полупроводниковой промышленности внедрить один из самых твердых известных материалов.
По словам исследователей, алмазы обладают привлекательными свойствами, позволяющими применять их при изготовлении полупроводников, поскольку у них более широкая запрещенная энергетическая зона, чем у кремния. Теоретически их можно использовать для создания более эффективных полупроводников, способных работать при более высоких напряжениях, частотах и температурах. Тем не менее, алмазы сложно адаптировать в полупроводниках, потому что не существует эффективного метода их резки на тонкие пластины.
Профессор Хирофуми Хидаи (Hirofumi Hidai) и его группа из Университета Тиба предлагают решение проблемы: процесс резки на пластины с помощью лазера, который позволяет аккуратно резать алмазы, не ломая их. Исследователи заявили, что новая технология позволяет предотвратить распространение нежелательных трещин во время процесса лазерной резки за счет фокусировки коротких лазерных импульсов на узком конусообразном объеме внутри материала.
Лазерные импульсы превращают алмаз в аморфный углерод более низкой плотности. По словам профессора Хидаи, в областях, обрабатываемых лазером, происходит снижение плотности и образуется меньше трещин. Исследователи создали узор в виде сетки, чтобы направлять распространение трещин вдоль намеченной траектории резки, а для «легкого» отделения гладкой пластины от остальной части алмазного блока использовалась острая вольфрамовая игла.
Университет Тиба заявил, что предложенная новая технология может стать определяющим поворотным событием на пути к превращению алмазов в «подходящий полупроводниковый материал» для развития более эффективных технологий в будущем. Профессор Хидаи отметил, что резка алмазов на пластины с помощью лазера «позволяет производить высококачественные пластины c низкими затратами» и является незаменимой для изготовления алмазных полупроводниковых устройств.
По словам Хидаи, японские исследования приближают отрасль к созданию алмазных полупроводников для применения в различных технологических областях. Пластины, нарезанные лазером, могут повысить коэффициент преобразования энергии в электромобилях и поездах.
Не только Университет Тиба и группа Хидаи работают над проблемой превращения алмазов в полупроводники. Amazon Web Services недавно заключила партнерское соглашение с Element Six (дочерней компанией алмазного консорциума De Beers) по созданию синтетических алмазов и их использованию в квантовой криптографии. Обе эти компании пытаются использовать дефекты в алмазах, влияющие на поглощение фотонов, для создания глобальной сети квантового распределения ключей.
