RU2620392C1 - Способ бесконтактной обработки поверхности алмазов - Google Patents
Способ бесконтактной обработки поверхности алмазов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2620392C1 RU2620392C1 RU2016110428A RU2016110428A RU2620392C1 RU 2620392 C1 RU2620392 C1 RU 2620392C1 RU 2016110428 A RU2016110428 A RU 2016110428A RU 2016110428 A RU2016110428 A RU 2016110428A RU 2620392 C1 RU2620392 C1 RU 2620392C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- temperature
- graphitization
- energy
- treatment
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B33/02—Heat treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/04—Diamond
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B33/04—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure using electric or magnetic fields or particle radiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0009—Forming specific nanostructures
- B82B3/0014—Array or network of similar nanostructural elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
Abstract
Изобретение относится к технологии обработки алмазов, а именно к методам придания им заданной геометрической формы, и востребовано в промышленности для производства электроники. Способ бесконтактной обработки поверхности алмаза включает нагрев алмаза до температуры чуть ниже температуры графитизации алмаза с последующим бесконтактным воздействием на локальный участок поверхности алмаза точечным источником энергии, с помощью которого повышают температуру поверхности алмаза на локальном участке выше температуры графитизации. Способ позволяет получить алмаз, поверхность которого будет иметь наноразмерный рельеф (поры, шероховатая поверхность, каналы, борозды и им подобные структуры), что обеспечивает расширение функциональных возможностей применения алмаза, при увеличении производительности процесса и снижении энергозатрат на его обработку. 3 пр.
Description
Способ относится к области технологии обработки алмазов, а именно к методам придания им заданной геометрической формы, и востребован в промышленности для производства электроники.
Известен способ обработки алмазов [RU (11) 2293148 "Способ обработки алмазов" МПК С30В 33/04; С30В 33/02; С30В 29/04; С01В 31/06 (2006.01). Опубликовано 10.02.2007. Бюл. №4], в котором осуществляют прогрев алмаза в интервале температур 300-1900°С, при этом воздействуют на локальный участок кристалла одновременно электронным пучком и электрическим полем для придания этому участку определенного цветового оттенка. Недостатком является то, что при изготовлении сложного рельефа поверхности алмаза происходит изменение внутренней структуры кристалла
Прототипом изобретения является способ механической обработки алмаза, включающий прогрев алмаза до температуры чуть ниже температуры графитизации алмаза, при котором обработку выполняют механическим вращающимся диском, содержащим абразивный порошок [RU 2373050, "Способ обработки алмаза" МПК B28D 5/00 (2006.01), опубликовано 20.11.2009. Бюл. №32]. Недостатком является невозможность изготовления сложного рельефа поверхности.
Технической задачей изобретения является формирование наноразмерного рельефа поверхности алмаза, увеличение производительности обработки алмаза и снижение энергозатрат на его обработку.
Поставленная техническая задача решена за счет того, что предложен способ бесконтактной обработки поверхности алмаза, при котором алмаз прогревают до температуры чуть ниже температуры графитизации алмаза, отличающийся тем, что на локальный участок поверхности алмаза бесконтактно воздействуют точечным источником энергии, с помощью которого повышают температуру поверхности алмаза на локальном участке выше температуры графитизации.
Способ реализуют следующим образом.
Алмаз, алмазную пластину или любую другую алмазную поверхность нагревают до температуры немного ниже температуры графитизации алмаза. Температура графитизации алмаза зависит от среды, в которую помещен алмаз (вакуум, воздух и т.д.) и давления. Температура графитизации в вакууме составляет 1700°С. Температура графитизации алмаза на воздухе составляет около 750°С
Бесконтактно воздействуют точечным источником энергии на локальный участок поверхности алмаза. При бесконтактном воздействии в качестве точечного источника энергии используют лазерный луч, узконаправленное ультразвуковое излучение и т.д.
Воздействие точечным источником энергии повышает скорость движения атомов углерода в кристаллической структуре алмаза, а следовательно, на локальном участке поверхности происходит повышение температуры.
Воздействие точечным источником энергии на локальный участок поверхности алмаза продолжают до тех пор, пока не произойдет графитизация.
Пример №1
Выравнивание шероховатостей на ростовой стороне пластины CVD алмаза с целью использования ее поверхности в качестве теплоотводящей подложки
Устанавливают алмазную пластину на плоскость в вакуумную камеру, ростовой стороной вверх.
В вакуумной камере алмазную пластину нагревают до Τ=1650°С.
Направляют лазерный луч параллельно плоскости, на которой расположена алмазная пластина.
Воздействуют лазерным лучом на шероховатости алмазной пластины. Мощность лазерного луча должна обеспечить нагревание в точке падения луча на пластину выше температуры 1700°С.
В месте падения луча происходит поверхностная графитизация.
Смещают лазерный луч вдоль плоскости, на которой расположена алмазная пластина.
Воздействуют лазерным лучом на шероховатости алмазной пластины.
В месте падения луча происходит поверхностная графитизация.
Эти операции повторяют вдоль всей поверхности пластины.
Удаляют образовавшийся слой графита.
Перемещают лазерный луч ближе к поверхности алмазной пластины кристалла на толщину лазерного луча.
Воздействуют лазерным лучом на шероховатости алмазной пластины. Мощность лазерного луча должна обеспечить нагревание в точке падения луча на пластину выше температуры 1700°С.
В месте падения луча происходит поверхностная графитизация.
Повторяют всю процедуру обработки многократно до получения ровной поверхности.
Пример №2
Формирование поверхности сложной формы
Нагревают алмаз в вакууме до температуры, близкой к температуре графитизации алмаза в вакууме, например до 1650°С. После чего под углом к поверхности направляют лазерный луч с энергией, достаточной для нагрева поверхности алмаза в точке падения луча до температуры, выше температуры графитизации, например до 1750°С. Эту процедуру повторяют несколько раз, пока не получат поверхность необходимой конфигурации, после чего механическим или химическим путем удаляют образовавшийся на поверхности слой графита.
Пример №3
Формирование поверхности алмазного резака
Нагревают алмаз в потоке инертного газа до температуры, близкой к температуре графитизации алмаза в среде инертного газа, например до температуры 1650°С. После чего направляют узко направленный ультразвук с энергией, достаточной для нагрева поверхности алмаза до температуры, выше температуры графитизации, например до 1750°С. Эту процедуру повторяют несколько раз пока не получат поверхность необходимой конфигурации, после чего механическим или химическим путем удаляют образовавшийся на поверхности слой графита.
Предлагаемый способ позволяет получить алмаз, поверхность которого будет иметь наноразмерный рельеф (ровная или шероховатая поверхность, поры, каналы, борозды и им подобные структуры), что обеспечит расширение функциональных возможностей применения алмаза.
Claims (1)
- Способ бесконтактной обработки поверхности алмаза, при котором алмаз прогревают до температуры чуть ниже температуры графитизации алмаза, отличающийся тем, что на локальный участок поверхности алмаза бесконтактно воздействуют точечным источником энергии, с помощью которого повышают температуру поверхности алмаза на локальном участке выше температуры графитизации.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110428A RU2620392C1 (ru) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | Способ бесконтактной обработки поверхности алмазов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110428A RU2620392C1 (ru) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | Способ бесконтактной обработки поверхности алмазов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2620392C1 true RU2620392C1 (ru) | 2017-05-25 |
Family
ID=58882650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016110428A RU2620392C1 (ru) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | Способ бесконтактной обработки поверхности алмазов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2620392C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3670710A4 (en) * | 2017-08-15 | 2021-03-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | BODY OBTAINED BY TREATMENT OF A MATERIAL CONTAINING SOLID CARBON AND ITS PRODUCTION PROCESS |
| US11518680B2 (en) | 2017-08-15 | 2022-12-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Body obtained by processing solid carbon-containing material, producing method thereof, and producing apparatus thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2373050C2 (ru) * | 2006-04-06 | 2009-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Фрамезит" | Способ обработки алмаза |
| RU2543392C2 (ru) * | 2012-11-12 | 2015-02-27 | Владимир Юрьевич Карасев | Способ обработки алмазов |
-
2016
- 2016-03-22 RU RU2016110428A patent/RU2620392C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2373050C2 (ru) * | 2006-04-06 | 2009-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Фрамезит" | Способ обработки алмаза |
| RU2543392C2 (ru) * | 2012-11-12 | 2015-02-27 | Владимир Юрьевич Карасев | Способ обработки алмазов |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТЕПЛОВА Т.Б. и др., Способы формообразования поверхности и полировки алмаза, "Научный вестник МГГУ", 2011, 10 (19), стр.12. КОНОНЕНКО В.В. и др., Контроль лазерной обработки поликристаллических алмазных пластин методом низкокогерентной оптической интерферометрии, "Квантовая электроника", 2005, 35, N7, стр.622-626. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3670710A4 (en) * | 2017-08-15 | 2021-03-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | BODY OBTAINED BY TREATMENT OF A MATERIAL CONTAINING SOLID CARBON AND ITS PRODUCTION PROCESS |
| US11518680B2 (en) | 2017-08-15 | 2022-12-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Body obtained by processing solid carbon-containing material, producing method thereof, and producing apparatus thereof |
| US11629104B2 (en) | 2017-08-15 | 2023-04-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Body obtained by processing solid carbon-containing material and producing method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101235617B1 (ko) | 취성 재료 기판의 ｕ자 형상 홈 가공 방법 및 이것을 사용한 제거 가공 방법 및 도려내기 가공 방법 및 모따기 방법 | |
| CN109590811B (zh) | 一种激光辅助抛光cvd金刚石的方法 | |
| JP7108410B2 (ja) | 光学的に仕上げられた薄い高アスペクト比のダイヤモンド基板又は窓、及び、これらの製造方法 | |
| RU2620392C1 (ru) | Способ бесконтактной обработки поверхности алмазов | |
| Xie et al. | Femtosecond laser modification of silicon carbide substrates and its influence on CMP process | |
| Takayama et al. | Mechanisms of micro-groove formation on single-crystal diamond by a nanosecond pulsed laser | |
| CN106392332B (zh) | 一种改善医用植入物表面细胞粘附性的激光纹理化方法 | |
| MY146678A (en) | A fine processing method for a material of sintered diamond with a laser beam, a cutter wheel for a substrate made of a brittle material and its producing method thereof | |
| Chen et al. | Investigating the ablation depth and surface roughness of laser-induced nano-ablation of CVD diamond material | |
| JPWO2020262702A5 (ru) | ||
| Okamoto et al. | High surface quality micro machining of monocrystalline diamond by picosecond pulsed laser | |
| CN109437582A (zh) | 一种具有抗眩光的3d玻璃的制作方法 | |
| WO2020163995A1 (zh) | 一种硬脆性产品的加工方法、装置以及系统 | |
| Tsai et al. | Evaluation research of polishing methods for large area diamond films produced by chemical vapor deposition | |
| Tsvetkov et al. | Thermoplasmonic laser-induced backside wet etching of sapphire | |
| Zhang et al. | Surface microstructuring of single crystalline diamond based on the accumulated energy homogenization in the nanosecond pulsed laser ablation | |
| Hong et al. | Strengthening surface generation mechanism of carburizing-assisted grinding | |
| Pan et al. | High-efficiency machining of silicon carbide Fresnel micro-structure based on improved laser scanning contour ablation method with continuously variable feedrate | |
| JP2017201058A (ja) | 加熱処理方法 | |
| CN111168233A (zh) | 皮秒激光诱导光学玻璃表面周期性结构的方法 | |
| JP2011178616A (ja) | 炭素系物質除去方法及び該除去方法を備えた部品等の製造方法・リサイクル方法 | |
| JP2008173693A (ja) | 鏡面加工方法 | |
| RU2621245C1 (ru) | Способ лазерной обработки режущих пластин из оксидно-карбидной керамики | |
| Hermani et al. | Nanosecond laser processing of diamond materials | |
| JP2009102195A (ja) | 管状ガラス体の表面改質装置及び管状石英ガラス治具の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180323 |