El Japó desenvolupa una nova tecnologia de tall làser per a Diamond Semiconductor

El diamant és un material prometedor per a la indústria dels semiconductors, però tallar-lo en hòsties fines pot ser un veritable maldecap i un repte.
En un estudi recent, un equip d'investigadors de la Universitat de Chiba va desenvolupar una nova tècnica basada en làser que pot tallar el diamant al llarg del pla de cristall òptim. Aquest descobriment ajudarà a fer que aquest material sigui més rendible per a una conversió eficient d'energia en vehicles elèctrics i tecnologies de comunicació d'alta velocitat.
Anteriorment, tot i que les propietats del diamant són atractives per a la indústria dels semiconductors, l'aplicació de materials de diamant s'ha vist limitada per la manca de tecnologia actualment al mercat per tallar el diamant de manera eficient en rodanxes fines. En absència d'un tall eficient, les hòsties s'han de sintetitzar una per una, fent que el seu cost de fabricació sigui prohibitiu a la majoria de les indústries.
Un grup de recerca japonès dirigit pel professor Hirofumi Hidai de l'Escola de Postgrau d'Enginyeria de la Universitat de Chiba ha trobat recentment una solució a aquest problema.
En un estudi publicat recentment a la revista Diamonds and Related Materials, informen d'una nova tècnica de tall basat en làser que es pot utilitzar per tallar diamants netament al llarg de la superfície de cristall òptima per produir hòsties llises.
Les propietats de la majoria dels cristalls, inclòs el diamant, varien al llarg de diferents plans cristal·línics (superfícies que hipotèticament contenen els àtoms que formen el cristall). Per exemple, el diamant es pot tallar fàcilment al llarg de la superfície de ｛111｝. Tanmateix, tallar ｛100｝ és un repte perquè també produeix esquerdes al llarg de la superfície desintegrada ｛111｝, la qual cosa augmenta la pèrdua d'osca.
Per evitar la propagació d'aquestes esquerdes indesitjables, els investigadors van desenvolupar una tècnica de processament de diamants que enfoca polsos làser curts en un volum estret i afilat dins del material.
El professor Hidai explica: "La irradiació làser focalitzada converteix el diamant en carboni amorf, que té una densitat més baixa que el diamant. Com a resultat, la densitat de l'àrea alterada pels polsos làser disminueix i es poden formar esquerdes".
En irradiar aquests polsos làser sobre una mostra de diamant transparent en un patró de quadrícula quadrada, els investigadors van crear una quadrícula dins del material que consistia en petites regions propenses a esquerdes. Si l'espai entre les regions modificades de la graella i el nombre de polsos làser utilitzats a cada regió és òptim, totes les regions modificades estan connectades entre si per petites esquerdes que es propaguen preferentment al llarg del pla ｛100｝. Així, una hòstia llisa amb una superfície de ｛100｝ es pot separar fàcilment de la resta del bloc simplement empenyent una agulla de tungstè afilada cap a un costat de la mostra.
En general, la tècnica anterior és un pas clau per fer del diamant un material semiconductor adequat per a les tecnologies futures. En aquest sentit, el professor Hidai diu: "La capacitat de les rodanxes de diamant per produir hòsties d'alta qualitat a baix cost és crucial per a la fabricació de dispositius semiconductors de diamant. Per tant, aquesta investigació ens acosta un pas més a la realització de les diverses aplicacions del diamant. semiconductors a la societat, com ara la millora de la taxa de conversió d'energia dels cotxes i trens elèctrics".