فناوری نوین ساخت الماس: تحولی در مهندسی مواد!

توسعه روش نوآورانه برای تولید غشاءهای الماس فوق‌العاده نازک و انعطاف‌پذیر

یک تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور ژی‌چین چو، استادیار در دانشکده مهندسی برق و الکترونیک و پروفسور یوان لین، استاد در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه هنگ کنگ (HKU)، یک روش انقلابی برای تولید انبوه غشاءهای الماس فوق‌العاده نازک و انعطاف‌پذیر توسعه داده است. این تحقیق با همکاری پروفسور کواهی لی، استادیار دانشگاه جنوبی علم و فناوری و پروفسور کی وانگ، استاد مؤسسه اپتو الکترونیک دونگ‌گوان دانشگاه پکن انجام شده است.

این غشاءهای الماس فوق‌العاده نازک و انعطاف‌پذیر با فناوری‌های موجود در تولید نیمه‌هادی‌ها سازگار هستند و به همین دلیل می‌توانند به طور نظری به انواع مختلفی از دستگاه‌های الکترونیکی، فوتونیکی، مکانیکی، صوتی و کوانتومی تبدیل شوند. روش نوآورانه لایه‌برداری با لبه‌نمایان که توسط این تیم کشف شده، تولید سریع و مقیاس‌پذیر غشاءهای الماس آزاد را تسهیل می‌کند. این روش نسبت به روش‌های سنتی که معمولاً زمان‌بر و پرهزینه هستند و محدودیت اندازه دارند، برتری دارد.

به طرز شگفت‌انگیزی، این فرآیند جدید می‌تواند یک ویفر دو اینچی را در عرض ۱۰ ثانیه تولید کند و کارایی و مقیاس‌پذیری بی‌نظیری را ارائه می‌دهد.

پیشرفت‌های جدید در فناوری الماس برای دستگاه‌های الکترونیکی و فوتونیکی

سطوح فوق‌العاده صاف الماس که برای میکروساخت‌های با دقت بالا ضروری هستند، به همراه انعطاف‌پذیری غشاها، امکانات جدیدی را برای نسل بعدی دستگاه‌های الکترونیکی و فوتونیکی قابل‌پوشش و انعطاف‌پذیر فراهم می‌آورد. تیم تحقیقاتی پیش‌بینی می‌کند که این فناوری کاربردهای صنعتی قابل‌توجهی در زمینه‌های الکترونیک، فوتونیک، مکانیک، حرارت، آکوستیک و فناوری‌های کوانتومی خواهد داشت.

پروفسور چو در این باره گفت: “امیدواریم استفاده از غشاهای الماس با کیفیت بالا را در زمینه‌های مختلف ترویج دهیم و این فناوری پیشرفته را تجاری‌سازی کنیم. هدف ما ارائه غشاهای الماس با کیفیت عالی است تا استاندارد جدیدی در صنعت نیمه‌هادی‌ها ایجاد کنیم. ما مشتاق به همکاری با شرکای دانشگاهی و صنعتی هستیم تا این محصول انقلابی را به بازار عرضه کنیم و ورود به عصر الماس را تسریع کنیم.”

الماس‌ها که به عنوان جواهرات باارزش در سطح جهانی شناخته می‌شوند، دارای تطبیق‌پذیری فوق‌العاده‌ای در کاربردهای علمی و مهندسی هستند. آن‌ها سخت‌ترین ماده طبیعی بوده و ویژگی‌هایی همچون هدایت حرارتی بی‌نظیر در دمای اتاق، تحرک حامل بسیار بالا، قدرت شکست دی‌الکتریک، شکاف باند فوق‌العاده وسیع و شفافیت نوری از ناحیه مادون قرمز تا ناحیه فرابنفش عمیق را دارند. این ویژگی‌های شگفت‌انگیز الماس‌ها را برای ساخت دستگاه‌های الکترونیکی با توان بالا و فرکانس بالا، دستگاه‌های فوتونیکی و پخش‌کننده‌های حرارتی که برای خنک‌سازی اجزای الکترونیکی با چگالی توان بالا، مانند پردازنده‌ها، لیزرهای نیمه‌هادی و خودروهای برقی طراحی شده‌اند، ایده‌آل می‌سازد.

با این حال، طبیعت بی‌تحرک و ساختار بلوری سخت الماس‌ها چالش‌های قابل‌توجهی را در ساخت و تولید انبوه، به‌ویژه برای غشاهای الماس فوق‌نازک و آزاد ایجاد می‌کند و در نتیجه استفاده گسترده از آن‌ها را محدود می‌سازد.