Способ бесконтактной обработки поверхности алмазов

Изобретение относится к технологии обработки алмазов, а именно к методам придания им заданной геометрической формы, и востребовано в промышленности для производства электроники. Способ бесконтактной обработки поверхности алмаза включает нагрев алмаза до температуры чуть ниже температуры графитизации алмаза с последующим бесконтактным воздействием на локальный участок поверхности алмаза точечным источником энергии, с помощью которого повышают температуру поверхности алмаза на локальном участке выше температуры графитизации. Способ позволяет получить алмаз, поверхность которого будет иметь наноразмерный рельеф (поры, шероховатая поверхность, каналы, борозды и им подобные структуры), что обеспечивает расширение функциональных возможностей применения алмаза, при увеличении производительности процесса и снижении энергозатрат на его обработку. 3 пр.

 

Способ относится к области технологии обработки алмазов, а именно к методам придания им заданной геометрической формы, и востребован в промышленности для производства электроники.

Известен способ обработки алмазов [RU (11) 2293148 "Способ обработки алмазов" МПК С30В 33/04; С30В 33/02; С30В 29/04; С01В 31/06 (2006.01). Опубликовано 10.02.2007. Бюл. №4], в котором осуществляют прогрев алмаза в интервале температур 300-1900°С, при этом воздействуют на локальный участок кристалла одновременно электронным пучком и электрическим полем для придания этому участку определенного цветового оттенка. Недостатком является то, что при изготовлении сложного рельефа поверхности алмаза происходит изменение внутренней структуры кристалла

Прототипом изобретения является способ механической обработки алмаза, включающий прогрев алмаза до температуры чуть ниже температуры графитизации алмаза, при котором обработку выполняют механическим вращающимся диском, содержащим абразивный порошок [RU 2373050, "Способ обработки алмаза" МПК B28D 5/00 (2006.01), опубликовано 20.11.2009. Бюл. №32]. Недостатком является невозможность изготовления сложного рельефа поверхности.

Технической задачей изобретения является формирование наноразмерного рельефа поверхности алмаза, увеличение производительности обработки алмаза и снижение энергозатрат на его обработку.

Поставленная техническая задача решена за счет того, что предложен способ бесконтактной обработки поверхности алмаза, при котором алмаз прогревают до температуры чуть ниже температуры графитизации алмаза, отличающийся тем, что на локальный участок поверхности алмаза бесконтактно воздействуют точечным источником энергии, с помощью которого повышают температуру поверхности алмаза на локальном участке выше температуры графитизации.

Способ реализуют следующим образом.

Алмаз, алмазную пластину или любую другую алмазную поверхность нагревают до температуры немного ниже температуры графитизации алмаза. Температура графитизации алмаза зависит от среды, в которую помещен алмаз (вакуум, воздух и т.д.) и давления. Температура графитизации в вакууме составляет 1700°С. Температура графитизации алмаза на воздухе составляет около 750°С

Бесконтактно воздействуют точечным источником энергии на локальный участок поверхности алмаза. При бесконтактном воздействии в качестве точечного источника энергии используют лазерный луч, узконаправленное ультразвуковое излучение и т.д.

Воздействие точечным источником энергии повышает скорость движения атомов углерода в кристаллической структуре алмаза, а следовательно, на локальном участке поверхности происходит повышение температуры.

Воздействие точечным источником энергии на локальный участок поверхности алмаза продолжают до тех пор, пока не произойдет графитизация.

Пример №1

Выравнивание шероховатостей на ростовой стороне пластины CVD алмаза с целью использования ее поверхности в качестве теплоотводящей подложки

Устанавливают алмазную пластину на плоскость в вакуумную камеру, ростовой стороной вверх.

В вакуумной камере алмазную пластину нагревают до Τ=1650°С.

Направляют лазерный луч параллельно плоскости, на которой расположена алмазная пластина.

Воздействуют лазерным лучом на шероховатости алмазной пластины. Мощность лазерного луча должна обеспечить нагревание в точке падения луча на пластину выше температуры 1700°С.

В месте падения луча происходит поверхностная графитизация.

Смещают лазерный луч вдоль плоскости, на которой расположена алмазная пластина.

Воздействуют лазерным лучом на шероховатости алмазной пластины.

В месте падения луча происходит поверхностная графитизация.

Эти операции повторяют вдоль всей поверхности пластины.

Удаляют образовавшийся слой графита.

Перемещают лазерный луч ближе к поверхности алмазной пластины кристалла на толщину лазерного луча.

Воздействуют лазерным лучом на шероховатости алмазной пластины. Мощность лазерного луча должна обеспечить нагревание в точке падения луча на пластину выше температуры 1700°С.

В месте падения луча происходит поверхностная графитизация.

Повторяют всю процедуру обработки многократно до получения ровной поверхности.

Пример №2

Формирование поверхности сложной формы

Нагревают алмаз в вакууме до температуры, близкой к температуре графитизации алмаза в вакууме, например до 1650°С. После чего под углом к поверхности направляют лазерный луч с энергией, достаточной для нагрева поверхности алмаза в точке падения луча до температуры, выше температуры графитизации, например до 1750°С. Эту процедуру повторяют несколько раз, пока не получат поверхность необходимой конфигурации, после чего механическим или химическим путем удаляют образовавшийся на поверхности слой графита.

Пример №3

Формирование поверхности алмазного резака

Нагревают алмаз в потоке инертного газа до температуры, близкой к температуре графитизации алмаза в среде инертного газа, например до температуры 1650°С. После чего направляют узко направленный ультразвук с энергией, достаточной для нагрева поверхности алмаза до температуры, выше температуры графитизации, например до 1750°С. Эту процедуру повторяют несколько раз пока не получат поверхность необходимой конфигурации, после чего механическим или химическим путем удаляют образовавшийся на поверхности слой графита.

Предлагаемый способ позволяет получить алмаз, поверхность которого будет иметь наноразмерный рельеф (ровная или шероховатая поверхность, поры, каналы, борозды и им подобные структуры), что обеспечит расширение функциональных возможностей применения алмаза.

Способ бесконтактной обработки поверхности алмаза, при котором алмаз прогревают до температуры чуть ниже температуры графитизации алмаза, отличающийся тем, что на локальный участок поверхности алмаза бесконтактно воздействуют точечным источником энергии, с помощью которого повышают температуру поверхности алмаза на локальном участке выше температуры графитизации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу определения подлинности изделия в виде алмаза или бриллианта. Идентификационную маркировку невидимую невооруженным глазом наносят на алмаз или бриллиант путем воздействия лазерным излучением с длиной волны более 500 нм с одновременным воздействием ультразвуком посредством инструмента, расположенного на поверхности участка.

Изобретение относится к технологии обработки монокристаллического CVD-алмазного материала. Описан способ введения NV-центров в монокристаллический CVD-алмазный материал.

Изобретение относится к области получения монокристаллов сегнетоэлектриков с бидоменной структурой и может быть использовано в нанотехнологии и микромеханике при создании и работе приборов точного позиционирования, в частности зондовых микроскопов, лазерных резонаторов, а также при юстировке оптических систем.

Изобретение относится к технологии обработки кремниевых монокристаллических пластин и может быть использовано для создания электронных структур на его основе. Способ электрической пассивации поверхности кремния тонкопленочным органическим покрытием из поликатионных молекул включает предварительную подготовку подложки для создания эффективного отрицательного электростатического заряда, приготовление водного раствора поликатионных молекул, адсорбцию поликатионных молекул на подложку в течение 10-15 минут, промывку в деионизованной воде и сушку подложки с осажденным слоем в потоке сухого воздуха, при этом в качестве подложки использован монокристаллический кремний со слоем туннельно прозрачного диоксида кремния, с шероховатостью, меньшей или сравнимой с толщиной создаваемого покрытия, предварительную подготовку кремниевой подложки проводят путем ее кипячения при 75°C в течение 10-15 минут в растворе NH4OH/H2O2/H2O в объемном соотношении 1/1/4, для приготовления водного раствора поликатионных молекул использован полиэтиленимин, а во время адсорбции поликатионных молекул на подложку осуществляют освещение подложки со стороны раствора светом с интенсивностью в диапазоне 800-1000 лк, достаточной для изменения плотности заряда поверхности полупроводниковой структуры за время адсорбции.

Изобретение относится к технологии производства окрашенных алмазных материалов, которые могут найти применение в качестве драгоценных камней или режущих инструментов.

Изобретение относится к области полупроводниковой оптоэлектроники и может быть использовано для создания высококачественных полупроводниковых светоизлучающих диодов (СИД) на основе гетероструктур соединений A3B5.

Изобретение может быть использовано при получении ювелирных алмазов. Способ введения NV-центров в монокристаллический CVD-алмазный материал включает следующие стадии: облучение CVD-алмазного материала, который содержит одиночный замещающий азот, для введения изолированных вакансий в концентрации по меньшей мере 0,05 ppm и самое большее 1 ppm; отжиг облученного алмаза для формирования NV-центров из по меньшей мере некоторых из дефектов одиночного замещающего азота и введенных изолированных вакансий.

Изобретения могут быть использованы в химической и ювелирной промышленности. Алмазный материал, легированный азотом, полученный по технологии CVD, или представляющий собой монокристалл или драгоценный камень, проявляет различие абсорбционных характеристик после воздействия излучения с энергией по меньшей мере 5,5 эВ, в частности УФ-излучения, и термической обработки при температуре 798 К.

Изобретение относится к области низкотемпературных технологий микро- и наноэлектроники и может быть использовано для создания радиационно-стойких интегральных схем и силовых полупроводниковых приборов.

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано для создания высококачественных мощных ДМОП транзисторов, КМОП интегральных схем, ПЗС-приборов.

Изобретение относится к металлургии полупроводниковых материалов и может быть использовано, например, при получении особо чистого германия методом зонной плавки. При нанесении защитного покрытия на внутреннюю поверхность кварцевого тигля в качестве покрытия используют GeO2, образующийся путем пропускания через закрытый холодный тигель газообразного GeO, нагретого до 850-1000°С, после чего тигель открывают и нагревают в атмосфере воздуха до 850-1000°С, затем тигель выдерживают при тех же температурах в атмосфере воздуха до получения плотного покрытия.

Изобретение относится к технологии материалов электронной техники, а именно к способам получения эпитаксиальных слоев полупроводниковых твердых растворов CdxHg1-xTe для изготовления на их основе фотовольтаических приемников инфракрасного излучения.

Изобретение относится к технологии производства цветных алмазов, которые могут быть использованы в оптике и для ювелирных целей. Монокристаллический CVD-синтетический алмазный материал содержит множество слоев, которое включает, по меньшей мере, две группы слоев, различающиеся по их составу дефектов и цвету, причем тип дефектов, концентрация дефектов и толщина слоев для каждой из упомянутых, по меньшей мере, двух групп слоев являются такими, что если окрашенный монокристаллический CVD алмазный материал перерабатывают в алмаз с круглой бриллиантовой огранкой, содержащий площадку и калету и имеющий глубину от площадки до калеты более 1 мм, то алмаз с круглой бриллиантовой огранкой имеет однородный цвет при рассматривании невооруженным глазом человека в стандартных окружающих условиях наблюдения в, по меньшей мере, направлении через площадку до калеты; упомянутые, по меньшей мере, две группы слоев содержат первую группу слоев, содержащих легирующую примесь бора в концентрации, достаточной для получения синей окраски, и вторую группу слоев, содержащих более низкую концентрацию легирующей примеси бора, первая группа слоев содержит некомпенсированную легирующую примесь бора в концентрации не менее 0,01 ppm и не более 5,00 ppm, а вторая группа слоев содержит легирующую примесь изолирующего замещающего азота в концентрации не менее 0,01 ppm и не более 5 ppm, причем показатель качества (FM) видимости индивидуальных слоев составляет не более 0,15 и рассчитывается как произведение: FM=толщина (мм) слоев для первой группы слоев × толщина (мм) слоев для второй группы слоев × концентрация (ppm) твердотельного бора в первой группе слоев × глубина (мм) круглой бриллиантовой огранки.

Изобретение относится к способам обработки поверхности алмаза для его использования в электронной технике СВЧ. Способ включает взаимное расположение в одной плоскости исходной поверхности алмаза и металлической поверхности из стали, обеспечение непосредственного контакта упомянутых поверхностей, термическую обработку исходной поверхности алмаза на заданную глубину, обеспечивающую заданную конечную поверхность алмаза, при этом предусматривающую нагрев упомянутых поверхностей в инертной среде, с заданной скоростью, вблизи температуры образования эвтектического сплава железо - углерод, выдержку при этой температуре и естественное охлаждение, при этом металлическую поверхность из стали берут с содержанием углерода 3,9-4,1 мас.

Изобретение относится к технологии обработки монокристаллического CVD-алмазного материала. Описан способ введения NV-центров в монокристаллический CVD-алмазный материал.

Изобретение относится к технологии обработки алмаза и может быть использовано в микроэлектронной технике СВЧ. Способ обработки поверхности алмаза включает взаимное расположение в одной плоскости исходной поверхности алмаза и металлической поверхности из стали, обеспечение непосредственного контакта упомянутых поверхностей, термическую обработку исходной поверхности алмаза на заданную глубину, обеспечивающую заданную конечную поверхность алмаза, при этом предусматривающую нагрев упомянутых поверхностей до температуры образования эвтектического сплава железо - углерод, выдержку при этой температуре и естественное охлаждение, причем металлическую поверхность из стали берут с содержанием углерода 3,9-4,1 мас.

Изобретение относится к области получения монокристаллов сегнетоэлектриков с бидоменной структурой и может быть использовано в нанотехнологии и микромеханике при создании и работе приборов точного позиционирования, в частности зондовых микроскопов, лазерных резонаторов, а также при юстировке оптических систем.
Изобретение относится к выращиванию монокристаллов тербий-скандий-алюминиевого граната и может быть использовано в магнитной микроэлектронике для сцинтилляторной и лазерной техники, в частности для создания изоляторов Фарадея для лазерного излучения высокой средней по времени мощности и высокой энергии в импульсе.

Изобретение относится к технологии получения алмазов для ювелирных целей. Способ включает помещение подложки, имеющей алмазное зерно с предварительно заданным размером и предварительно заданной оптической ориентацией, в камеру для осуществления химического парофазного осаждения (CVD), подачу в камеру водорода, углеводородного газа, содержащего углерод, газа, содержащего азот, и газа, содержащего диборан, оба из которых приспособлены для ускорения скорости роста алмаза на подложке, приложение электрического поля для образования плазмы близ подложки, приводя тем самым к поэтапному росту алмаза на подложке, завершение процесса CVD в камере, огранку и удаление нежелательного углерода из выращенного алмаза, очистку и огранку алмаза, отжигаемого при предварительно заданной температуре в течение заданного периода времени, проведение окончательной огранки алмаза, полировки и придания цвета.
Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов для пассивных лазерных затворов, используемых в современных лазерах и лидарах, работающих в области 1,2-1,55 мкм.
Изобретение относится к области создания материалов для пассивных и активных элементов устройств фотоники, квантовой электроники и оптики. Способ образования центров окраски в алмазе включает облучение алмаза с однородным распределением по объему А-агрегатов и с их концентрацией не менее 1018 см-3 ионизирующим излучением с энергией не менее 1 МэВ дозой 100-120 част./см2 на каждый А-агрегат.

Изобретение относится к технологии обработки алмазов, а именно к методам придания им заданной геометрической формы, и востребовано в промышленности для производства электроники. Способ бесконтактной обработки поверхности алмаза включает нагрев алмаза до температуры чуть ниже температуры графитизации алмаза с последующим бесконтактным воздействием на локальный участок поверхности алмаза точечным источником энергии, с помощью которого повышают температуру поверхности алмаза на локальном участке выше температуры графитизации. Способ позволяет получить алмаз, поверхность которого будет иметь наноразмерный рельеф, что обеспечивает расширение функциональных возможностей применения алмаза, при увеличении производительности процесса и снижении энергозатрат на его обработку. 3 пр.

Наверх