CКАНУВАЛЬНА ТУНЕЛЬНА МІКРОСКОПІЯ З ЛЕГОВАНИМ БОРОМ АЛМАЗНИМ ВІСТРЯМ ДЛЯ IN-SITU ПРОФІЛОМЕТРІЇ ТА ФІНІШНОЇ ОБРОБКИ В СТАНКАХ АЛМАЗНОГО МІКРОТОЧІННЯ

  • В.І Грушко Інститут надтвердих матеріалів ім. В. M. Бакуля НАН України
  • Є.І. Міцкевич Інститут надтвердих матеріалів ім. В. M. Бакуля НАН України
  • В.В. Лисаковський Інститут надтвердих матеріалів ім. В. M. Бакуля НАН України
  • А.М. Кір’єв Інститут надтвердих матеріалів ім. В. M. Бакуля НАН України
  • О.Г. Лисенко Інститут надтвердих матеріалів ім.В.М.Бакуля НАН України
Ключові слова: алмазне мікроточіння, сканувальна тунельна мікроскопія, легований бором алмаз

Анотація

Розвиток методів алмазного мікроточіння з метою підвищення якості мікро- та нано-розмірних деталей критично важливий для багатьох напрямків оптики, електроніки, космічної техніки, нанотехнології та ін. Основними проблемами існуючих методів алмазного мікроточіння є обробка центру деталі та необхідність вилучення деталі з верстату для нанорозмірної оцінки її якості. Для вирішення цих проблем ми запропонували нову схему поєднання сканувальної тунельної мікроскопії (STM) з легованим бором алмазним вістрям/різцем та верстатом для алмазного мікроточіння. Після стандартної процедури точіння, STM виконує лінійне сканування поверхні деталі в декількох діагональних напрямках при нерухомій деталі. При виявленні дефектних ділянок, проводиться швидка процедура нерастрового сканування дефектної ділянки в режимі постійної висоти і виконується наноконтактна обробка дефектної ділянки з подальшим повторним скануванням. Ми представили методики вирощування легованих бором монокристалів алмазу для вістрь/різців STM. Для визначення оптимального рівня вмісту бору у алмазному вістрі/різці комбінованого STM аналізувалися достовірно-вимірювані значення тунельного струму при максимальній для тунелювання напрузі зсуву і мінімально-можливому тунельному зазорі в системі «вістря-зразок» STM. Встановлено, що при фінішній обробці і профілометрії поверхні кремнію слід використовувати алмази з концентрацією носіїв зарядів не менше 8×1010 cm-3, що відповідає концентрації бору в алмазі ≈100 ppm, а при обробці та скануванню поверхні металів концентрація бору в алмазному вістрі повинна бути на рівні ≈10 ppm.

Опубліковано
2020-09-25
Розділ
Розробка і впровадження обладнання та інструменту, оснащеного твердими сплавами,