ダイヤモンド以外の基板上の連続的なダイヤモンドフィルムの合成と加工のためのレーザー方法

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• ナノテクノロジー ナノテクノロジー
• 表面科学とは,地表科学である.

背景:

• 連続的なダイヤモンド薄膜は,高度な電子および光学アプリケーションに不可欠です.
• ダイヤモンドフィルム合成の既存の方法は,品質,均一性,スケーラビリティの課題に直面することが多い.
• 高品質のダイヤモンドフィルムを生産するための費用対効果の高い効率的な方法の開発は,依然として研究分野です.

研究 の 目的:

• 連続したダイヤモンド薄膜を合成するための新しいレーザーベースの方法の開発.
• ダイヤモンドフィルム生産のためにパルスレーザーメルトングと組み合わせた炭素イオンインプラントの可行性を調査する.
• 合成されたダイヤモンドフィルムの構造と結晶の性質を特徴付けるために.

主な方法:

• 炭素イオンを銅基板に埋め込み,60~120 keVのエネルギーで1.0-2.0 x 10^18イオンcm−2.2の用量で行いました.
• イオンで埋め込まれた銅は,ナノ秒エクシマーレーザーパルス (3.0-5.0 J cm−2,波長0.308 μm,パルス幅45 ns) で処理されました.
• 標本は,スキャニング電子顕微鏡 (SEM),X線 difraktion,ラザフォード逆分散/イオンチャネリング,オーガー,ラマンスペクトロスコーピーを用いて特徴づけられました.

主要な成果:

• 連続したダイヤモンド薄膜が成功裏に生産されました.
• ラーマン光譜法により,高品質のダイヤモンドを示す1332 cm−1 (FWHM 5 cm−1) の強いピークが明らかになりました.
• 選択された領域の電子 difraktion は,大きな領域 (最大数 μm2) の欠陥のない単結晶ダイヤモンドと粒子の境界がないことを確認しました.
• SEMイメージングは,成長段階のある連続したフィルムを示し,均一なフィルム形成を示唆しました.

結論:

• 炭素イオンインプラントとパルスレーザー溶融を組み合わせたレーザー方法は,連続した高品質の単結晶ダイヤモンド薄膜の生産に有効です.
• 合成されたダイヤモンドフィルムは,単結晶ダイヤモンドに匹敵する性質を示します.
• この技術は,高度なダイヤモンド材料のスケーラブルな製造のための有望な経路を提供します.