Японские исследователи вырезали полупроводниковые пластины из алмазов с помощью новой лазерной техники

В контексте: Алмазы являются одними из наиболее многообещающих материалов для технологических приложений, таких как быстрые телекоммуникации и преобразование энергии в электромобилях или электростанциях. Однако с бриллиантами нелегко работать, поскольку они имеют тенденцию трескаться при попытке вырезать из них пластины.

Новая лазерная технология, разработанная группой японских ученых из Университета Тиба, по-видимому, дает возможность «без особых усилий разрезать» алмазы по оптимальной кристаллографической плоскости. Исследование было недавно опубликовано в журнале Diamond and Associates Materials и может помочь полупроводниковой промышленности внедрить один из самых прочных материалов, известных человечеству.

По словам исследователей, алмазы обладают привлекательными свойствами для полупроводниковых применений, поскольку у них более широкая запрещенная зона, чем у кремния. Теоретически их можно использовать для создания более эффективных полупроводников, способных работать при более высоких напряжениях, частотах и ​​температурах. Однако алмазы сложно адаптировать в полупроводники, поскольку не существует эффективной технологии их разрезания на тонкие пластины.

Профессор Хирофуми Хидаи и его команда из Университета Тиба предлагают решение проблемы: процесс нарезки на основе лазера, который может аккуратно резать алмазы, не разрушая их. Исследователи заявили, что новая технология предотвращает распространение нежелательных трещин во время процесса лазерной резки, фокусируя короткие лазерные импульсы на узком конусообразном объеме внутри материала.

Лазерные импульсы превращают алмаз в аморфный углерод с более низким уровнем плотности. По словам профессора Хидаи, в областях, обработанных лазером, снижается плотность и образуются трещины. Исследователи создали сетчатый узор, чтобы направлять распространение трещин по заданному пути резки, а острая вольфрамовая игла использовалась, чтобы «легко» отделить гладкую пластину от остальной части алмазного блока.

Университет Тиба заявил, что предложенная новая технология может стать решающим шагом на пути к превращению алмазов в «подходящий полупроводниковый материал» для будущих, более эффективных технологий. Профессор Хидаи отметил, что резка алмазов с помощью лазера «позволяет производить высококачественные пластины с низкой себестоимостью» и незаменима для изготовления алмазных полупроводниковых приборов.

По словам Хидаи, японские исследования приближают отрасль к созданию алмазных полупроводников для различных технологических применений. Пластины, нарезанные лазером, могут улучшить коэффициент преобразования энергии в электромобилях и поездах.

Университет Тиба и команда Хидаи не единственные, кто пытается превратить алмазы в полупроводники. Amazon Web Services недавно заключила партнерское соглашение с Element Six (дочерней компанией алмазного консорциума De Beers) для создания синтетических алмазов и использования их в квантовой криптографии. Обе компании пытаются использовать дефекты в алмазах, поглощающие фотоны, для создания глобальной сети распределения квантовых ключей.