Los diamantes son adorados por su deslumbrante belleza, a menudo exhibida en exquisitas joyas. Pero, esta forma sólida de carbono también es conocida por sus excelentes propiedades físicas y electrónicas.
En Japón, una colaboración entre investigadores de la Escuela de Graduados de Ciencias Naturales y Tecnología de la Universidad de Kanazawa y AIST en Tsukuba, dirigida por Ryo Yoshida, ha utilizado el recocido de vapor de agua para formar superficies de diamante terminadas en hidroxilo que son atómicamente planas.
El diamante tiene muchas características que lo hacen atractivo para la aplicación en dispositivos electrónicos de potencia. Sin embargo, si bien se ve perfecto a simple vista, el diamante contiene defectos que son observables a nivel atómico que crean propiedades superficiales únicas que influyen en cómo se puede aplicar endispositivos.
Para estabilizar la estructura del diamante, se utiliza la terminación de la superficie usando oxígeno o hidrógeno. Las superficies de diamante terminadas en hidrógeno terminadas en H contienen capas de gas de agujero bidimensional 2DHG que permiten la operación a alta temperatura y alto voltaje.Las superficies de diamante se forman por la oxidación de la superficie de las superficies terminadas en H, lo que elimina los enlaces carbono-hidrógeno CH y 2DHG, "pero esto endurece la superficie del diamante y conduce a la degradación del rendimiento de los dispositivos", dice Norio Tokuda de la Universidad de Kanazawa.
Para superar esto, los investigadores aplicaron el proceso de recocido de vapor de agua. Comenzaron con sustratos de diamante monocristalino sintético Ib y IIa orientados a 1 1 1 de alta presión y alta temperatura. Se cultivaron películas de diamante homoepitaxiales en el Ibsustratos mediante deposición de vapor químico por plasma de microondas MPCVD. Para obtener superficies terminadas en H atómicamente planas, las muestras de diamantes se expusieron a plasma H en la cámara MPCVD. Para formar superficies terminadas en hidroxilo, las muestras de diamantes con terminación H se sometieron arecocido por vapor de agua. El tratamiento de recocido se produjo bajo una atmósfera de nitrógeno burbujeado a través de agua ultrapura en un tubo de cuarzo en un horno eléctrico.
Los resultados indicaron que los enlaces CH permanecieron en la superficie del diamante durante el recocido de vapor de agua por debajo de 400 ° C; por lo tanto, se detectó 2DHG.
"Sin embargo, el recocido de vapor de agua por encima de 500 ° C eliminó los enlaces CH de la superficie del diamante", explica Yoshida, "lo que indica la desaparición del 2DHG".
Por lo tanto, los resultados indican que el recocido de vapor de agua puede eliminar 2DHG mientras se mantiene la morfología de la superficie de las superficies de diamante orientadas 1 1 1.
"En comparación con las técnicas convencionales para eliminar 2DHG, como la oxidación química húmeda", dice Tokuda, "el recocido de vapor de agua ofrece la ventaja de mantener una superficie atómicamente plana".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Kanazawa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :