Университет Тиба разделил CVD-алмаз 8×8 мм по плоскости {100} лазерными импульсами 10 пс

Группа под руководством профессора Хирофуми Хидаи из Высшей инженерной школы Университета Тиба (Япония) изучила, как выращенные в лаборатории монокристаллы алмаза реагируют на сверхкороткие лазерные импульсы. По результатам исследователи расщепили CVD-алмаз 8×8 мм по плоскости {100}, сообщает cn.chiba-u.jp cn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpОткрыть источник ↗. Статья, написанная в соавторстве с Махиро Икэно, вышла в журнале Diamond and Related Materials, том 169, 1 ноября 2026 года cn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpОткрыть источник ↗.

Как HPHT- и CVD-алмазы реагируют на лазер

Исследователи сравнили три монокристалла алмаза: один выращен методом высокого давления и высокой температуры (HPHT), два других — химическим осаждением из газовой фазы (CVD). Образцы различались содержанием азотной примеси. Использовались сфокусированные импульсы длительностью от 233 фс до 30 пс, а изменённые области внутри кристаллов изучали оптической микроскопией, спектроскопией и анализом изображений cn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpОткрыть источник ↗. По описанию установки, энергия импульса составляла 2 мкДж, в каждую точку подавалось по десять импульсов.

Образцы вели себя по-разному. Оба CVD-алмаза удавалось модифицировать гораздо более короткими импульсами, чем HPHT-алмаз cn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpОткрыть источник ↗. В HPHT-кристалле при длительности меньше 7 пс внутренних изменений не было видно. В CVD-кристаллах модификация начиналась с 233 фс в первом и с 800 фс во втором.

В CVD-алмазах самые короткие импульсы оставляли мелкие разрозненные метки, а импульсы около 10 пс и длиннее формировали более непрерывные изменённые области cn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpОткрыть источник ↗. Одно лишь содержание азота различий не объясняет. Авторы предполагают, что роль могут играть микроскопические дефекты, связанные с историей роста каждого кристалла. Кроме того, у CVD-алмазов изменённые области были менее стабильными, а их форма варьировалась сильнее, чем у HPHT-алмазов cn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpОткрыть источник ↗.

Расщепление за четыре шага

Для расщепления команда подала импульсы 10 пс на CVD-алмаз 8×8 мм и создала изменённые области по заданной сетке. Вместо того чтобы сразу формировать полную сеть трещин, исследователи постепенно добавляли новые области посередине между уже созданными cn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpОткрыть источник ↗. После четырёх таких шагов кристалл чисто раскололся по плоскости {100} от лёгкого касания пинцетом. Эту плоскость проще всего полировать, что важно для практического применения cn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpОткрыть источник ↗.

Площадь полученной пластины примерно в 710 раз больше, чем у HPHT-алмаза размером 300 мкм, который группа получила в предыдущей работе cn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpОткрыть источник ↗. Авторы считают это шагом к более крупным алмазным подложкам для оптических компонентов и электроники. Пока метод показан на одном таком кристалле.

Профессор Хидаи назвал возможные применения: подложки и компоненты для мощных лазерных оптических окон литографических систем, теплоотводы для современной электроники и алмазные силовые полупроводники cn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpОткрыть источник ↗. Исследователи отмечают, что шаги резки потенциально масштабируемы, и предполагают адаптацию метода для промышленного использования cn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpcn.chiba-u.jpОткрыть источник ↗.