Devlopman Teknoloji Fotonik Pou Akselere Aplikasyon Diamond Atifisyèl

Avansman nan pwodiksyon dyaman sentetik te fè nouvo teknoloji fotonik posib, men anpil defi rete pou nouvo teknoloji sa yo nan sèvi aplikasyon pwopòsyon.
Pandan dekad ki sot pase a oswa konsa, kondwi pa yon kantite kle tandans teknoloji ak demann mache, anpil komèsyal, émergentes teknoloji fotonik ki pran avantaj de pwopriyete fizik espesyal dyaman yo te wè pwogrè enpòtan. Inovasyon nan sentèz dyaman bon jan kalite optik pa depo chimik vapè (CVD), jeni dyaman sant koulè, ak teknoloji pou fabwikasyon konpozan optik dyaman ak estrikti fotonik te fè pwogrè sa yo posib.
Aplikasyon pou fotonik ki baze sou ekselan pwopriyete intrinsèques dyaman yo
High purity diamond exhibits transparency in the frequency range from ultraviolet to terahertz and beyond. It has the highest room temperature thermal conductivity of any bulk material (>5 fwa sa yo ki an kwiv), pandan y ap gen yon koyefisyan tèrmo-optik ki ba. Pwopriyete sa yo fè optik dyaman ideyal pou aplikasyon lazè endistriyèl gwo pouvwa, ki gen ladan machin, soude ak aditif fabrikasyon, kote li aplikab a anpil diferan pati nan spectre elektwomayetik la.
Anplis de sa, dyaman se sibstans ki pi di li te ye sou tè a, epi li trè difisil ak rezistan, sa ki fè li ideyal tou pou aplikasyon defans ak sekirite ki mande pou konpozan optik ak enfrawouj rezistan ak kapasite nan fonksyone nan anviwònman trè difisil.
Optik bon jan kalite CVD dyaman ki disponib nan yon sèl kristal ak fòm polikristalin. Avantaj nan dyaman polikristalin se ke li ka itilize pou aparèy gwo gwosè gwo zòn jiska 135 mm an dyamèt. Pou egzanp, li ka itilize kòm yon fenèt pou gwo pouvwa 10.6 μm CO2 lazè pou sistèm litografi ekstrèm iltravyolèt (EUV) pou nœuds fabwikasyon aparèy semi-conducteurs ki pi avanse.
Teknoloji sa a, ki se kondwi pa kenbe vitès ak Lwa Moore a, depann anpil sou sentèz ak trete fenèt dyaman nan estanda kalite optik sevè, kòm pa gen okenn lòt materyèl optik ka opere anba kondisyon yo ekstrèm lazè yo mande yo.
Pèt gaye nan dyaman polikristalin CVD nan longèdonn ki pi kout pase apeprè 1.5 μm vle di ke pifò aplikasyon nan seri sa a yo adrese lè l sèvi avèk yon sèl dyaman kristal. Akòz limit gwosè substrats dyaman ki disponib kounye a, eleman dyaman yon sèl kristal yo anjeneral alantou 5-10 mm nan longè, e byenke kèk manifaktirè yo ap devlope dyaman yon sèl kristal ki gen gwo zòn sou substrats ki pa dyaman, materyèl sa a pa kapab. dwe itilize pou tout aplikasyon optik akòz souch entèn relativman wo li yo.
Malgre limit gwosè yo, gen kèk teknik fotonik dyaman CVD sèl-kristal yo devlope, tankou dyaman Raman lazè ki baze sou eleman sis inik ki absòbe limyè, ki ba-birefringans.
Lazè ki pa lineyè sa yo eksplwate fenomèn eksite Raman gaye pou konvèti gwo bout bwa ponp lan nan yon gwo bout bwa pwodiksyon Stokes-shifted, konsa elaji seri sous lazè ki disponib pou nouvo aplikasyon ki kouvri UV a IR, ki gen ladan: soude materyèl, enprime 3D, enèji dirije. , LIDAR, teledeteksyon, ak zetwal gide lazè (LGS).
Diamond gen youn nan pi gwo koyefisyan Raman genyen, ki, ansanm ak ekselan konduktiviti tèmik li yo, fè li yon mwayen benefis ideyal pou demontre echèl pouvwa ak amelyorasyon klète, ki gen ladan nan rejyon espektral "je imen an sekirite" nan 1.{{1} }.8 μm. Nan seri sa a, chwa sous lazè ki disponib te deja limite.
Ogmante aplikasyon Diamond yo atravè Jeni Nwayo Koulè
Pandan ke dyaman gen yon seri ekselan nan pwopriyete intrinsèques optik, li tou gen dè santèn de diferan domaj optik aktif (sant koulè). Kèk nan sa yo enpòtan pou aplikasyon teknik ki eksplwate eta pwopòsyon limyè ak pwopriyete yo vire elèktron nan sant koulè, ki gen ladan kominikasyon pwopòsyon, informatique pwopòsyon, ak yon seri aplikasyon pou deteksyon.
Nan nòt patikilye se sant la koulè vid nitwojèn (NV) - yon defo pwen luminesan nan dyaman ki te sijè a nan rechèch entansif akòz kapasite nan fasil manipile eta pwopòsyon li yo pa aplikasyon an nan limyè ak RF jaden nan tanperati chanm.
Tou depan de pwosesis aplikasyon final la, yon moun ka kreye sant koulè NV nan de fason. Youn nan se pa kontwole dopaj nitwojèn pandan pwosesis kwasans CVD pou atòm nitwojèn yo distribye nan tout materyèl la nan konsantrasyon an vle. Nan lòt men an, egzak kontwòl espasyal nan sant yo koulè endividyèl yo mande, lè l sèvi avèk piki nitwojèn. Lè sa a, pòs ki vid lasi yo kreye pa iradyasyon elektwon wo-enèji, epi kristal la se rkwit nan tanperati ki wo pou mobilize pòs vid yo pou lyezon ak atòm nitwojèn nan kristal la, sa ki lakòz sant koulè NV. Yon apwòch menm jan an ka itilize pou fòme lòt sant koulè Customized tankou silisyòm vid (SiV) oswa sant germanium (GeV).
Pou pwosesis enfòmasyon pwopòsyon, yo bezwen ranje sant koulè - tou de pou kontwole pwopriyete pwopòsyon yo ak pou byen marye sant endividyèl yo ansanm atravè kavite fotonik. Akòz inertness chimik dyaman ak mank de disponiblite mache toupatou, efò konsiderab ak finansman toujou oblije devlope teknik nanofabrikasyon ki nesesè pou estrikti sa yo; sepandan, nan dènye ane yo, chèchè yo te fè gwo pwogrè nan domèn sa a, ki gen ladan fabwikasyon nan nanostruktur konplèks nan fòm lan nan gid ond, kolòn, kavite, ak disk, lè l sèvi avèk yon varyete teknik fotolitografi, ak anplwaye plasma ak reyaktif reyon iyon pou grave. .
Defi nan lavni pou reyalize fotonik pwopòsyon dyaman
Nan dènye ane yo, chèchè yo te fè pwogrè siyifikatif nan pwodwi Diamonds ki gen gwo kalite optik intrinsèque ak sant koulè bon jan kalite, epi yo te pèmèt anpil nouvo ak ki deja egziste teknik fotonik avanse.
Sepandan, yon kantite defi rete anvan aplikasyon pou dyaman nan fotonik pwopòsyon yo ka aplike avèk siksè kòm chips évolutive pou aplikasyon pou tankou pwosesis enfòmasyon pwopòsyon. Men sa yo enkli: amelyorasyon nan jeni koulè santre ak solidite nan bit pwopòsyon; fabwikasyon nan wafers; ak entegrasyon ibrid ak lòt materyèl fotonik ak konpozan. Malgre defi sa yo, rechèch aktyèl ki dirije nan domèn sa yo trè aktif e yo espere pwogrè sibstansyèl nan ane k ap vini yo.