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

Исследовательская группа под руководством профессора Хирофуми Хидай из Высшей инженерной школы Университета Тиба (Япония) расщепила монокристаллический CVD-алмаз размером 8 мм × 8 мм по плоскости {100} с помощью сверхкоротких лазерных импульсов, сообщает eurekalert.org. Работа, в которой участвовал Махиро Икено, появилась онлайн 21 сентября 2026 года и вышла в 169-м томе журнала Diamond and Related Materials 1 ноября 2026 года eurekalert.orgeurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗.

Алмаз хорошо проводит тепло, имеет широкую запрещённую зону и прозрачен в видимом свете, поэтому интересен для отвода тепла, мощной электроники и оптики. Но из-за твёрдости его трудно превращать в тонкие подложки. Лазерная резка изучается как альтернатива механической обработке: сфокусированный лазер создаёт внутри кристалла микроскопические изменения, а возникающие внутренние напряжения направляют рост трещины. Как алмазы, выращенные разными способами, реагируют на такую обработку, было изучено не до конца.

Как разные алмазы реагируют на сверхкороткие импульсы

Авторы сравнили три монокристаллических алмаза: один получен методом высокого давления и высокой температуры (HPHT), два других — химическим осаждением из газовой фазы (CVD); в них различалось содержание азота. Образцы облучали импульсами длительностью от 233 фс до 30 пс. Размер, форму и непрерывность модифицированных областей оценивали по данным оптической микроскопии, спектроскопии и анализа изображений.

Образцы вели себя по-разному. Оба CVD-алмаза удавалось модифицировать гораздо более короткими импульсами, чем HPHT-алмаз. В CVD-алмазах самые короткие импульсы оставляли мелкие разрозненные метки, а импульсы около 10 пс и длиннее давали более сплошные модифицированные области. Одно лишь содержание азота различий не объясняло; авторы предполагают, что важную роль могут играть микроскопические дефекты, связанные с историей роста каждого кристалла. Кроме того, в CVD-алмазах модифицированные области в среднем были менее стабильными и сильнее различались по морфологии, чем в HPHT-алмазах eurekalert.orgeurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗.

Расщепление по плоскости {100}

Затем исследователи воздействовали импульсами 10 пс на CVD-алмаз 8 мм × 8 мм, создав модифицированные области в виде контролируемой сетки. Вместо того чтобы сразу формировать полную сеть трещин, они поэтапно добавляли новые области посередине между уже имеющимися. После четырёх таких шагов алмаз раскололся по плоскости {100} от лёгкого касания пинцетом. Эту плоскость проще всего полировать.

Площадь среза примерно в 710 раз больше, чем у HPHT-алмаза со стороной 300 мкм, полученного в предыдущей работе группы.

Профессор Хидай назвал возможными областями применения алмазные подложки и компоненты для мощных лазерных оптических окон в литографических системах, теплоотводы для современных электронных приборов и силовые полупроводники на основе алмаза. По мнению авторов, этапы процесса потенциально масштабируемы, а метод можно адаптировать для промышленного производства алмазных подложек eurekalert.orgeurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗.