El diamante es un material prometedor para la industria de los semiconductores, pero cortarlo en obleas delgadas es un verdadero dolor de cabeza y un desafío.
En un estudio reciente, un equipo de investigadores deUniversidad de Chibadesarrollado unanueva técnica basada en láserque puede cortar diamantes a lo largo del plano cristalino óptimo. Este descubrimiento ayudará a que este material sea más rentable para la conversión de energía eficiente en vehículos eléctricos y tecnologías de comunicación de alta velocidad.
Anteriormente, aunque las propiedades de los diamantes son atractivas para la industria de los semiconductores, la aplicación de materiales de diamantes se ha visto limitada por la falta de tecnología actualmente en el mercado para cortar diamantes de manera eficiente en rodajas finas. En ausencia de un corte eficiente, las obleas deben sintetizarse una por una, lo que hace que su costo de fabricación sea prohibitivo en la mayoría de las industrias.
Un grupo de investigación japonés dirigido por el profesor Hirofumi Hidai de la Escuela de Graduados de Ingeniería de la Universidad de Chiba ha encontrado recientemente una solución a este problema.
En un estudio publicado recientemente en la revista Diamonds and Related Materials, informan sobre una nueva técnica de corte basada en láser que se puede usar para cortar diamantes limpiamente a lo largo de la superficie de cristal óptima para producir obleas suaves.
Las propiedades de la mayoría de los cristales, incluidos los diamantes, varían a lo largo de diferentes planos cristalinos (superficies que hipotéticamente contienen los átomos que forman el cristal). Por ejemplo, un diamante se puede cortar fácilmente a lo largo de la superficie de ｛111｝. Sin embargo, cortar ｛100｝ es un desafío porque también produce grietas a lo largo de la superficie desintegrada ｛111｝, lo que aumenta la pérdida de muesca.
Para evitar la propagación de estas grietas indeseables, los investigadores desarrollaron una técnica de procesamiento de diamantes que enfoca pulsos láser cortos en un volumen estrecho y cónico dentro del material.
El profesor Hidai explica: "La irradiación láser enfocada convierte el diamante en carbono amorfo, que tiene una densidad más baja que el diamante. Como resultado, la densidad del área alterada por los pulsos láser disminuye y pueden formarse grietas".
Al irradiar estospulsos de láserEn una muestra de diamante transparente en un patrón de cuadrícula cuadrada, los investigadores crearon una cuadrícula dentro del material que consistía en pequeñas regiones propensas a grietas. Si el espacio entre las regiones modificadas en la cuadrícula y el número de pulsos de láser utilizados en cada región es óptimo, todas las regiones modificadas están conectadas entre sí por pequeñas grietas que se propagan preferentemente a lo largo del plano ｛100｝. Por lo tanto, una oblea lisa con una superficie de ｛100｝ se puede separar fácilmente del resto del bloque simplemente empujando una aguja de tungsteno afilada hacia un lado de la muestra.
En general, la técnica anterior es un paso crucial para hacer de los diamantes un material semiconductor adecuado para tecnologías futuras. En este sentido, el profesor Hidai dice: "La capacidad de las rodajas de diamante para producir obleas de alta calidad a bajo costo es crucial para la fabricación de dispositivos semiconductores de diamante. Por lo tanto, esta investigación nos acerca un paso más a la realización de las diversas aplicaciones del diamante". semiconductores en la sociedad, como mejorar la tasa de conversión de energía de los automóviles y trenes eléctricos".
