html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Электроника будущего: от графита к алмазам

автор: Андрей Васильков  06 ноября 2014

Группа исследователей из Университета Пердью (Уэст-Лафайетт, штат Индиана) разработала метод формирования искусственных алмазов микроскопического размера в строго определённых местах на подложке из графита. Технология открывает новые перспективы в создании высокопрочных материалов и электронике, включая создание принципиально новых носителей данных, микросхем и биосенсоров.

Сам способ формирования таких чипов отличается высочайшей точностью – алмазами можно буквально писать по графиту, создавая прочные схемы с разрешающей способностью в доли микрометров. Весь процесс протекает при комнатной температуре и нормальном давлении. Необходимые для образования искусственных алмазов условия создаются лучом лазера в объёме десятков и сотен кубических нанометров.

Искусственные алмазы на графитовой подложке при разном увеличении (электронная микрофотография doi:10.1038/srep06612).

Искусственные алмазы на графитовой подложке при разном увеличении (электронная микрофотография doi:10.1038/srep06612).

Под действием наносекундных импульсов лазера с плотностью потока энергии от 3,7 ГВт/см2 происходит лазерная абляция графита. Отдельные частицы углерода получают дополнительную энергию, лишаются электронов, приобретают одноимённый заряд и покидают подложку. Над ней в очень малом объёме образуется углеродная плазма, в которой преобладают силы отталкивания. Микроскопический плазменный шар слабо экранируется магнитным полем соседних атомов и стремится расшириться. В описываемой методике этому препятствует стеклянная подложка. Она пропускает лазерный луч, но при этом удерживает на месте плазменные шарики, не давая им быстро исчезнуть. Выигрыш во времени составляет доли секунды, но в таких микроскопических объёмах его хватает для того, чтобы успеть начать следующий этап.

Отдавая энергию, низкотемпературная плазма быстро остывает, и углеродные атомы начинают формировать объёмную структуру. В точке воздействия лазерного луча на неё действует световое давление и остаточное давление лазерной плазмы, достигающее в сумме 4,4 ГПа или более. Его было бы недостаточно для прямого преобразования графита в алмаз, но хватает для формирования из остывающей углеродной плазмы идеальной кристаллической структуры.

Схема образования искусственных алмазов под давлением лазера путём осаждения из углеродной плазмы в ограниченном объёме (изображение: nature.com).

Схема образования искусственных алмазов под давлением лазера путём осаждения из углеродной плазмы в ограниченном объёме (изображение: nature.com).

Образующиеся вкрапления искусственных алмазов меняют не только электрические, но и оптические свойства графитовой подложки. По мере роста числа алмазов вся структура становится всё более прозрачной. Именно эти изменения и наблюдали исследователи в первой серии экспериментов. Изначально группа ставила перед собой задачу разработать методы армирования различных металлов и других веществ. Опыт с лазерным облучением графита был одним из многих. Он остался бы без внимания, если бы не наблюдательность нескольких членов команды.

«Мы заметили, что чёрное графитовое покрытие исчезает, но куда?», – вспоминает адъюнкт-профессор кафедры промышленных разработок Гэри Ченг (Gary Cheng). Просвечивающая электронная микроскопия показала, что графит не просто испарился. В некоторых местах на покрытии образовались прозрачные кристаллы. Образование искусственных алмазов было также подтверждено методами рентгеновской дифракции и путём измерения их электрического сопротивления.

Наблюдение позволило лучше понять физику процесса и быстро доработать методику, подбирая оптимальные значения мощности и длительности импульсов лазера. «Фактически, мы создали технологию прецизионного формирования искусственных алмазов на графитовой поверхности, – комментирует Ченг. – Мы сделали это при комнатной температуре и обошлись без камер высокого давления, что существенно удешевляет метод».

Процесс создания искусственных алмазов на графитовой подложке (изображение: Qiong Nian et al. / Nature).

Процесс создания искусственных алмазов на графитовой подложке (изображение: Qiong Nian et al. / Nature).

Технология получила рабочее название CPLD (confined pulse laser deposition, – ограниченное осаждение лазерными импульсами). За счёт локального изменения электрических и оптических свойств на узлах из алмазов, с их помощью можно создавать заготовки микросхем или оптоэлектронных устройств.

Поскольку вкрапления алмазов упрочняют материалы, такие чипы будут обладать повышенной устойчивостью к физическим воздействиям. Например, из них можно изготавливать высокотемпературные сенсоры, компоненты электроники для промышленного и военного назначения. В настоящее время группа ожидает рассмотрения патентной заявки и работает над способами коммерческого применения методики.

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с computerra.ru

57
    +39 surfers

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • computerra.ru
          • физика
          • лазер
          • эксперименты
          • домен computerra.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции