دنیای نانو

دنیای نانو

نقش پارمترهای سنتز در رشد نانوساختارهای کربنی الماس و الماس واره به منظور استفاده در صنایع الکترونیک و نیمه هادی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
گروه فیزیک، دانشگاه آزاد اسلامی شهرقدس، تهران، ایران
چکیده
کربن یکی از عناصر بسیار خاص و کلیدی با ویژگی های منحصر بفرد و اعجاز آمیز در جدول تناوبی مندلیف می باشد. این عنصرخاص به دلیل میل واکنش پذیری بالا دارای آلوتروپ های مختلف و جذابی می باشد. از میان تمامی آلوتروپ های گوناگون کربن، الماس و کربن شبه الماس، دو آلوتروپ خاص بوده که اولی به صورت طبیعی یافت می شود و مورد دوم بصورت آزمایشگاهی تولید می گردد. این دو آلوتروپ از نظر ویژگی بسیار به هم شبیه بوده و در برخی موارد نقاط تمایزی دارند که هر کدام به نوع خود در صنایع مختلف دارای کاربرد می باشد. برای تولید هرکدام از این آلوتروپها پارامترهای کلیدی وجود دارد. انتخاب نوع بستر، نوع و درصد گازهای واکنش دهنده، نحوه آماده سازی قبل، بعد و همچنین حین رشد در نمونه، تاثیر مستقیمی روی تولید و خلوص الماس و کربن شبه الماس دارد. در این مقاله به معرفی این دو آلوتروپ و پارامترهای موثر در رشد، و مزایا و معایب آن پرداخته شده است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

The Role of Synthesis Parameters on Growth of Diamond and Diamond-Like Carbon Nano structures Using in Electronics and Semiconductor Industries

نویسنده English

Zahra Khalaj
Physics department, Shahr-e-Qods branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

Carbon is one of the very special and key elements with unique and miraculous properties in Mendeleev's periodic table. This particular element has different and attractive allotropes due to its high reactivity. Among all the different allotropes of carbon, diamond and diamond-like carbon, there are two special allotropes, the first one is found naturally and the second one is produced in a laboratory. These two allotropes are very similar in terms of characteristics and in some cases they have different points, each of which is used in different industries in its own way. There are key parameters for the production of each of these allotropes. Choosing the type of substrate, the type and percentage of reactive gases, the way of preparation before, after and also during the growth in the sample has a direct effect on the production and purity of diamond and diamond like carbon. In this article, the introduction of these two allotropes and the effective parameters in growth, and its advantages and disadvantages have been discussed.

کلیدواژه‌ها English

Diamond
Diamond like Carbon
Chemical Vapor Deposition
[1] Wang X, Ye J, Interface characteristics of CVD diamond coating on WC-Co cemented carbide substrate. Surf Coat Tech. 2024;485: 130886. doi:10.1016/j.surfcoat.2024.130886
[2] Jia G, Chen G, Zhang L, Cui J, Duan B, Zhuang B, Li Y, Lu H, Jiang N, Nishimura K, Ke P, Study of amorphous layer on CVD diamond surface induced by Ga ion implantation in focused ion beam processing. Diamond Relat. Mater. 2024;145: 111108. doi:10.1016/j.diamond.2024.111108
[3] Diudea MV, Medeleanu M, Khalaj Z, Ashrafi AR, Spongy Diamond, Iranian J. Math. Chem. 2019;10(1):1-9. doi:10.22052/IJMC.2019.167340.1416
[4] Chauhan S, Jain N, Nagaich U, Nanodiamonds with powerful ability for drug delivery and biomedical applications: recent updates on in vivo study and patents. J.Pharm. Anal. 2020;10: 1-12. doi:10.1016/j.jpha.2019.09.003
[5] Lifshitz Y, Pitfalls in amorphous carbon studies. Diamond Relat. Mater. 2003;12: 130-140. doi:10.1016/S09259635(03)00014-1
[6] Khalaj Z, Ghoranneviss M, Vaghri E, Ponta O, Diamond and Related Nanostructures. Springer. 2013;6:29-48. doi:10.1007/978-94-007-6371-5
[7] Zia AW, Hussain SA, Ashraf MMF, Baig, Optimizing diamond-like carbon coatings — From experimental era to artificial intelligence. Ceram Int. 2022;48:36000-36011. doi:10.1016/j.ceramint.2022.10.149
[8] Casiraghi CC, Piazza F, Ferrari AC, Grambole D, Robertson J, Bonding in hydrogenated diamond-like carbon by Raman spectroscopy. Diamond Relat. Mater. 2005;14:1098-1102. doi:10.1016/j.diamond.2004.10.030
[9] Gupta S, Goswami DK, A progress review on Diamond-Like Carbon film by electrodeposition technique; Current Status and Challenges. Electrochimica Acta. 2023;468(2):143123. doi:10.1016/j.electacta.2023.143122
[10] Marins NMS, Mota RP, Honda RY, Nascente PAP, Kayama M, Kostov KG, Algatti MA, Cruz NC, Rangel EC, Properties of hydrogenated amorphous carbon films deposited by PECVD and modified by SF6 plasma. Surf Coat Tech. 2011;206: 640-645. doi:10.1016/j.surfcoat.2011.06.058
[11] Aharonovich I, Lee Awschalom DD, Hu EL, Homoepitaxial Growth of Single Crystal Diamond Membranes for Quantum Information Processing. Adv Opt Mater. 2012;24: OP54-OP59. doi:10.1002/adma.201103932
[12] Teraji T, Ito T, Homoepitaxial diamond growth by high-power microwave-plasma chemical vapor deposition. Crystal Growth. 2004;271: 409-419. doi:10.1016/j.jcrysgro.2004.08.005
[13] Okushi H, Watanabe H, Ri S, Yamanaka S, Takeuchi D, Device-grade homoepitaxial diamond film growth. Cryst.Growth. 2002;237-239:1269-1276. doi:10.1016/S0022-0248(01)02144-3
[14] Buhler J, Prior Y, Study of morphological behavior of single diamond crystals. Cryst.Growth. 2000;209: 779-788. doi:10.1016/S0022-0248(99)00658-2
[15] Lee YC, Lin SJ, Chia CT, Cheng HF, Lin IN, Effect of processing parameters on the nucleation behavior of nano-crystalline diamond film. Diamond Relat. Mater. 2005;14: 296-301. doi:10.1016/j.diamond.2004.10.015
[16] Zhang RQ, Bertran E, Wang WL, Esteve J, Lee ST, Step-by-step simulations of diamond nucleation and growth on a silicon (001) surface. Diamond Relat. Mater. 2000;9:146-155. doi:10.1016/S0925-9635(99)00294-0
[17] Tang CJ, Fernandes AJS, Jiang XF, Pinto JL, Ye H, Effect of methane concentration in hydrogen plasma on hydrogen impurity incorporation in thick large-grained polycrystalline diamond films. Cryst.Growth. 2015;426: 221-227. doi:10.1016/j.jcrysgro.2015.06.018
[18] Larsson K, Zou Y, Effect of sulfur and phosphorous doping on the growth rate of CVD diamond (111). Diamond Relat. Mater. 2024;144: 111032. doi:10.1016/j.diamond.2024.111032
[19] Bureau H, Estève I, Raepsaet C, Manthilake G, Growing diamonds in the laboratory to investigate growth, dissolution, and inclusions formation processes. Geochim Cosmochim Ac. 2024;368:156-167. doi:10.1016/j.gca.2023.12.032
[20] Zhang YF, Zhang F, Gao QJ, Peng XF, Lin Z, The roles of argon addition in the hot filament chemical vapor deposition system. Diamond Relat. Mater. 2001;10:1523-1527. doi:10.101625-5-9635(01)00383-1
[21] Wong MSh, Lu ChA, Chang HK, Yang TS, Wu JH, Liou Y, Diamond synthesis via C-H metal precursors processed in hot filament CVD and microwave plasma CVD. Thin Solid Films. 2000;377-388: 274-279. doi:10.1016/S0040-6090(00)01327-4
[22] Teng Y, Zhao W, Tang K, Yang K, Zhao G, Zhu Sh, Ye J, Gu Sh, Nitrogen adsorption induced surface kinetics changes of diamond growth by microwave plasma CVD. Diamond Relat. Mater. 2024;146:111181. doi:10.1016/j.diamond.2024.111181
[23] Zhang J, Zhan GD, He D, Li D, Li Q, Du C, Dai Q, Liu F, Yan X, Transparent diamond ceramics from diamond powder. J Eur Ceram Soc. 2023;43:853-861. doi:10.1016/j.jeurceramsoc.2022.10.052
دوره 20، شماره 76
پاییز 1403
صفحه 11-1

  • تاریخ دریافت 06 مرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 05 شهریور 1403
  • تاریخ پذیرش 13 شهریور 1403