Japan þróar nýja leysisskurðartækni fyrir demantur hálfleiðara

Demantur er efnilegur efniviður fyrir hálfleiðaraiðnaðinn, en það getur verið algjör höfuðverkur og áskorun að sneiða hann í þunnar oblátur.
Í nýlegri rannsókn þróaði hópur vísindamanna við Chiba háskólann nýja leysitækni sem getur skorið demantur meðfram ákjósanlegu kristalplaninu. Þessi uppgötvun mun hjálpa til við að gera þetta efni hagkvæmara fyrir skilvirka orkubreytingu í rafknúnum ökutækjum og háhraða samskiptatækni.
Áður, þó að eiginleikar demants séu aðlaðandi fyrir hálfleiðaraiðnaðinn, hefur notkun demantarefna verið takmörkuð vegna skorts á tækni sem nú er á markaðnum til að skera demant á skilvirkan hátt í þunnar sneiðar. Í fjarveru skilvirkrar sneiðar verður að búa til obláta eitt í einu, sem gerir framleiðslukostnað þeirra óviðjafnanlegan í flestum atvinnugreinum.
Japanskur rannsóknarhópur undir forystu Hirofumi Hidai prófessors við verkfræðideild Chiba háskólans hefur nýlega fundið lausn á þessu vandamáli.
Í rannsókn sem nýlega var birt í tímaritinu Diamonds and Related Materials, segja þeir frá nýrri leysitækni sem hægt er að nota til að hreinlega skera demöntum meðfram ákjósanlegu kristalyfirborði til að framleiða sléttar oblátur.
Eiginleikar flestra kristalla, þar á meðal demants, eru breytilegir eftir mismunandi kristalflötum (yfirborð sem tilgáta inniheldur frumeindirnar sem mynda kristallinn). Til dæmis er auðvelt að skera demant meðfram yfirborði ｛111｝. Hins vegar er krefjandi að sneiða ｛100｝ vegna þess að það framleiðir einnig sprungur meðfram sundra yfirborðinu ｛111｝, sem eykur hakstap.
Til að koma í veg fyrir útbreiðslu þessara óæskilegu sprungna þróuðu vísindamennirnir demantavinnslutækni sem einbeitir stuttum leysipúlsum á þröngt, mjókkað rúmmál innan efnisins.
Prófessor Hidai útskýrir: "Fókus leysigeislun breytir demanti í formlaust kolefni, sem hefur lægri þéttleika en demantur. Fyrir vikið minnkar þéttleiki svæðisins sem leysir púlsarnir breyta og sprungur geta myndast."
Með því að geisla þessum leysipúlsum á sýnishorn af gagnsæjum demanti í ferhyrndu ristmynstri, bjuggu vísindamennirnir til rist inni í efninu sem samanstóð af litlum svæðum sem eru viðkvæm fyrir sprungum. Ef bilið á milli breyttu svæðanna í ristinni og fjölda leysipúlsa sem notaðir eru á hverju svæði er ákjósanlegt eru öll breytt svæði tengd hvert öðru með litlum sprungum sem dreifast helst eftir ｛100｝ planinu. Þannig er auðvelt að aðskilja slétt obláta með yfirborði ｛100｝ frá restinni af blokkinni með því einfaldlega að ýta beittri wolframnál á aðra hlið sýnisins.
Á heildina litið er ofangreind tækni lykilskref í því að gera demantur að hentugu hálfleiðaraefni fyrir framtíðartækni. Í þessu sambandi segir prófessor Hidai: "Hæfni demantssneiða til að framleiða hágæða oblátur með litlum tilkostnaði skiptir sköpum fyrir framleiðslu á demantahálfleiðarabúnaði. Þannig færir þessar rannsóknir okkur skrefi nær því að átta okkur á hinum ýmsu notkunarmöguleikum demants. hálfleiðara í samfélaginu, eins og að bæta aflskiptahlutfall rafbíla og lesta.“