Российские учёные нашли способ получать алмазные плёнки с более гладкой поверхностью, которые в перспективе можно использовать для охлаждения мощной электроники. Результаты исследования специалистов трёх московских научных организаций Российский научный фонд представил 11 ноября.
Алмаз обладает высокой теплопроводностью, поэтому представляет интерес для разработчиков электронных устройств, чувствительных к перегреву. Однако изготовление алмазных плёнок связано с техническими сложностями. При выращивании материала на его поверхности формируются неровности, которые приходится устранять механической полировкой. Из-за исключительной твёрдости алмаза такая обработка требует значительных усилий и затрат.
Исследователи Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН, Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН и РТУ МИРЭА предложили управлять структурой материала непосредственно во время его синтеза.
Для этого учёные использовали плазму, полученную из водорода и метана под воздействием микроволнового излучения. В процессе выращивания алмазных кристаллов в камеру периодически на пять минут подавали азот. Его добавление стимулировало образование мелких кристаллов и препятствовало укрупнению алмазных зёрен.
Чередование таких циклов позволило сформировать многослойный материал с регулируемой структурой. При создании 100 мелкокристаллических слоёв шероховатость поверхности удалось уменьшить в 13 раз по сравнению с исходной плёнкой.
Как пояснил руководитель проекта Артём Мартьянов, исследователи «научились управлять размером кристаллов непосредственно во время роста». При этом важно сохранить теплопроводность материала, которая может снижаться при чрезмерном уменьшении размеров кристаллов.
Новая технология способна сократить потребность в дорогостоящей полировке алмазных покрытий. Помимо теплоотводов для электроники, разработка перспективна для инфракрасной оптики и защитных покрытий. Результаты опубликованы в научном журнале Vacuum. О промышленном применении технологии пока не сообщалось.