Алмазными пленками научились покрывать любые поверхности

Европейские физики создали метод нанесения алмазных пленок нанометровой толщины на подложку из практически любого материала. В качестве тестовых образцов они создали несколько электронных устройств, а также механических резонаторов. Препринт работы выложен на сайте arxiv.org.
Авторы получали алмазные пленки на основе кварцевого субстрата, «усеянного» нано-алмазами, выступавшими в качестве зародышей будушей пленки. В качестве основного метода использовалось плазменно-химическое осаждение из газовой фазы (ХОГФ): субстрат помещался в водородную плазму с небольшой концентрацией метана, система поддерживалась при темпераутре 510-560 градусов Цельсия и давлении 33-40 миллибар.
Ключевой особенностью работы стала следующая идея авторов: условия роста пленки (температура, давление, наличие примесей) можно подобрать так, что по достижению определенной толщины она начнет трескаться. С одной стороны это ведет к тому, что нельзя получить алмазную пленку большой толщины, с другой стороны, таким путем можно добиться отслаивания фрагментов пленки от субстрата. Затем фрагмент нужного размера и формы можно поднять при помощи клейкой ленты и поместить на любую подложку, после чего ленту аккуратно отклеить: на этот процесс нужно около десяти минут.

Для демонстрации концепта авторы создали два электрода на основе алмазной пленки, допированной атомами бора. Также они сделали несколько механических резонаторов из кварцевой подложки с отверстием заданного диаметра, на которую помещали алмазную пленку, которая выступала как барабанная мембрана. Измеренные характеристики всех демонстрационных устройств находились в соответствие с литературными данными и теоретическими представлениями для аналогов, на основании чего авторы выносят положительный вердикт своей работе.

Сам по себе синтез алмазных нанопленок не является новой идеей. Такие объекты сравнительно давно известны благодаря своим уникальным набором свойств: огромная теплопроводность, полупроводимость (если их допировать атомами других элементов), механическая прочность, прозрачность, биологическая инертность, доступность для химической модификации, — это только часть списка. Однако их применение ограничивается сложностью синтеза, а именно той его части, где пленку надо отделить от субстрата и поместить на нужную подложку. Именно эту проблему решает настоящая работа. Однако авторы видят и ограничения: так, выбор подходящего фрагмента пленки осуществляется при помощи оптического микроскопа и занимает достаточно много времени, что исключает возможность автоматизации. Тем не менее, в областях, где важны точные свойства, а не крупнотоннажность, новый метод может найти свое применение.

В очередной раз стоит отметить использование клейкой ленты в научных открытиях: в предудущем случае «скотч» прославился в открытии графена нобелевскими лауреатами Александром Геймом и Константином Новоселовым. В этот раз главным героем работы выступал не он, а специально синтезированная лента из полидиметилсилоксана (ПДМС), однако идея и концепция остались прежними.