Elektronik güç cihazlarındaki uygulamalarda elmas yapısını stabilize etmek için hidrojen kullanan mevcut yüzey sonlandırma tekniği, iki boyutlu delikli gaz katmanları (2DHG) ile sonuçlanır. Bu tabakaları oksijen sonlandırma kullanarak çıkarmaya çalışmak elmas yüzeyini pürüzlendirir ve cihaz performansının düşmesine neden olur. Bunun üstesinden gelmek için araştırmacılar, “su buharı tavlaması” kullanarak 2DHG’yi elmastan çıkardılar ve atomik olarak düz bir yüzey elde ettiler.
Elmaslar, genellikle zarif takılarda kullanılıp göz kamaştırıcı güzelliğiyle hayranlık uyandırıyor. Ancak, bu katı karbon formu da olağanüstü fiziksel ve elektronik özellikleriyle ünlüdür.
Japonya’da, Kanazawa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’nde çalışan araştırmacılar ile Ryo Yoshida liderliğindeki Tsukuba’daki AIST arasında bir işbirliği, atomik olarak düz olan hidroksil uçlu elmas yüzeyler oluşturmak için su buharı tavlaması kullandılar.
Elmas, elektronik güç cihazlarında uygulamarını çekici kılan birçok özelliğe sahiptir. Bununla birlikte, çıplak göze mükemmel bakarken, elmas, aygıtlarda nasıl uygulanabileceğini etkileyen benzersiz yüzey özellikleri yaratan atom seviyesinde gözlemlenebilir kusurlar içerir.
Elmas yapısını sabitlemek için oksijen veya hidrojen kullanılarak yüzey sonlandırma kullanılır. Hidrojenle sonlandırılmış (H-sonlu) elmas yüzeyler, yüksek sıcaklık ve yüksek voltaj çalışmasına izin veren iki boyutlu delikli gaz katmanları (2DHG) içerir. Oksijen sonlu elmas yüzeyler, karbon-hidrojen (CH) bağları ve 2DHG’yi ortadan kaldıran H-sonlu yüzeylerin yüzey oksidasyonuyla oluşturulur, ancak bu, elmas yüzeyini pürüzlendirir ve cihazların performansının bozulmasına yol açar, “diyor Norio Tokuda.
Bunu aşmak için araştırmacılar su buharı tavlama işlemini uyguladılar. (1 1 1) yönelimli yüksek basınçlı, yüksek sıcaklıkta sentetik tek kristalli elmas Ib ve IIa substratlarıyla başladılar. Homoepitaksiyal elmas filmler, Ib substratları üzerinde mikrodalga plazma kimyasal buhar biriktirme (MPCVD) ile büyütülmüştür. Atomik olarak düz H-sonlu yüzeylerin elde edilmesi için, elmas örnekleri MPCVD bölmesinde H-plazmasına maruz bırakılmıştır. Hidroksil uçlu yüzeyler oluşturmak için, H uçlu elmas numuneleri su buharı tavlamasına tabi tutuldu. Tavlama işlemi, bir elektrikli fırın içinde bir kuartz tüpünde ultra saf su ile kabarmış bir nitrojen atmosferi altında meydana gelmiştir.
Sonuçlar, C-H bağlarının, 400 ° C’nin altında tavlanan su buharı sırasında elmas yüzeyinde kaldığını gösterdi; bu nedenle, 2DHG tespit edildi.
“Ancak, 500 ° C’nin üzerinde tavlanan su buharı elmas yüzeyinden C-H bağlarını uzaklaştırdı,” diye açıklıyor Yoshida.
Bu nedenle, sonuçlar su buharı tavlama işleminin (1 1 1) yönelimli elmas yüzeylerin yüzey morfolojisini korurken 2DHG’yi kaldırabildiğini göstermektedir.
“Islak kimyasal oksidasyon gibi 2DHG’yi gidermek için geleneksel tekniklerle karşılaştırıldığında, su buharı tavlaması atomik olarak düz bir yüzeyin korunması avantajını sunuyor.”
Kaynak : sciencedaily.com