Vesihöyryn hehkutusmenetelmä timanttipinnoille seuraavan sukupolven sähkölaitteille

Keski-Karjalan yritykset tarvitsevat työvoimaa - KETIn rekrytointipalvelut (Huhtikuu 2019).

Anonim

Timantit näkyvät usein hienoissa koruissa. Mutta tämä kiinteä hiilimuoto tunnetaan myös erinomaisista fysikaalisista ja sähköisistä ominaisuuksistaan. Japanissa Kanazawan yliopiston luonnontieteiden ja tekniikan tutkijoiden tutkijoiden ja Tsukuban AIST: n tutkijoiden yhteistyö, jota johtaa Ryo Yoshida, on käyttänyt vesihöyryjen hehkumista muodostaen hydroksyyliterminoituja timanttipintoja, jotka ovat atomisesti tasalaatuisia.

Timantilla on monia ominaisuuksia, jotka tekevät siitä houkuttelevan sovellukselle elektronisissa laitteissa. Timantti sisältää kuitenkin atomitasolla havaittavia vikoja, jotka luovat ainutlaatuiset pintaominaisuudet, jotka vaikuttavat siihen, miten sitä voidaan käyttää tällaisissa laitteissa.

Pintavienti käyttämällä happea tai vetyä vakauttaa timanttikokoonpanon. Vetypäätteisiin (H-päätteisiin) timanttipintoihin sisältyy kaksiulotteisia reikäkaasikerroksia (2DHG), jotka mahdollistavat korkean lämpötilan ja suurjännitesiirtotoiminnon. Happipäätteiset timanttipinnat muodostuvat H-päättyvien pintojen pintahapetuksella, joka poistaa hiili-vety (CH) -sidokset ja 2DHG: n ", mutta tämä karhentaa timantin pintaa ja johtaa laitteiden suorituskyvyn heikkenemiseen", Norio Tokuda sanoo Kanazawan yliopisto.

Tämän voittamiseksi tutkijat käyttivät vesihöyryn hehkumista. Ne alkoivat (1 1 1) suuntautuvilla, korkeapainen lämpötiloissa synteettisistä yksikiteisistä timantti Ib- ja IIa-substraateista. Homoepitaxiaalisia timanttikalvoja kasvatettiin Ib-substraateilla mikroaaltouunin plasmakemikaalien höyrykerrostuman (MPCVD) kautta. Jotta saataisiin atomisesti tasaiset H-päättyvät pinnat, timantinäytteet altistettiin H-plasmalle MPCVD-kammiossa. Hydroksyylillä päättyvien pintojen muodostamiseksi H-päättyneisiin timanttinäytteisiin suoritettiin vesihöyryn hehkutus. Hehkutuskäsittely suoritettiin typpi-ilmakehässä kuplan läpi ultrapuhdasta vettä kvartsiputkessa sähköuunissa.

Tulokset osoittivat, että CH-sidokset pysyivät timanttipinnalla vesihöyryn hehkutusvaiheessa 400 ° C: n alapuolella; siksi 2DHG havaittiin. "Kuitenkin vesihöyryn hehkutus yli 500 ° C: ssa poisti CH-sidokset timanttipinnasta", Yoshida kertoo, "joka osoittaa 2DHG: n katoamisen."

Täten tulokset osoittavat, että vesihöyryn hehkutus voi poistaa 2DHG: n samalla kun ylläpidetään (1 1 1) -orientoitujen timanttipintojen pintomorfologiaa. "Verrattuna tavanomaisiin tekniikoihin 2DHG: n poistamiseksi, kuten märkä- kemiallisen hapettumisen, " sanoo Tokuda, "vesihöyryn hehkutus tarjoaa etuna ylläpitää atomisesti tasaista pintaa".

menu
menu