Влияние кристаллографической ориентации алмаза на электрические и оптические свойства лазерно-графитизированной поверхности
Kirill M. Dordzhiev1, Yury I. Borisov1; 1Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Scinces, Moscow, Russia
Abstract
Влияние кристаллографической ориентации алмаза на электрические и оптические свойства лазерно-графитизированной поверхности
Данная работа посвящена экспериментальному исследованию процессов лазерной графитизации поверхности алмаза с целью создания проводящих микроструктур, востребованных в фотонике и электронике. Предлагаемый метод позволяет формировать токопроводящие дорожки из графита на диэлектрической алмазной подложке в произвольном топологическом рисунке, что открывает новые возможности для разработки перспективных функциональных элементов электронных и оптических схем.
В рамках исследования проведён сравнительный анализ свойств двух типов образцов монокристаллического алмаза, различающихся кристаллографической ориентацией поверхности: (111) и (100). Экспериментально установлено, что алмазы с данными ориентациями демонстрируют принципиально разные электрические и оптические свойства при формировании графитоподобных структур с помощью лазерного облучения поверхности. Участки алмазной подложки площадью 3,6x3,6 мм были облучены импульсами эксимерного лазера (KrF, длина волны 248 нм, длительность импульса 20 нс) с плотностью энергии 29 Дж/см2 таким образом, что на одну точку приходилось 8 импульсов. Измерения оптического пропускания проводились в терагерцовой области. Электрофизические измерения были осуществлены четырехзондовым методом с помощью источника-измерителя Keithley 2636B. Для образца (111) зафиксирована изотропность электрофизических и оптических характеристик по поверхности, которая обусловлена трёхкратной симметрией оси [111] и обеспечивает идентичность параметров создаваемых проводников независимо от их геометрического направления. В противоположность этому, поверхность образца (100) проявляет выраженную анизотропию свойств, что требует учёта кристаллографического направления при проектировании новых элементов фотоники и электроники.
Исследование вносит вклад в понимание физических механизмов фазового перехода алмаз—графит и помогает выбрать оптимальные условия облучения алмазной подложки для практического применения.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда №25-19-00796,
https://rscf.ru/project/25-19-00796/
Speaker
Dordzhiev Kirill
Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Scinces
Russia
Discussion
Ask question
