Контролируемые трещины в наноматериалах

При создании наноматериалов трещины, как правило, являются проблемой. Растрескивание обозначает, что в технологии имеется какая-то ошибка, и полученный материал отправляется в переработку (в лучшем случае) или просто выбрасывается. Но исследовательская группа из Южной Кореи разработала методику создания управляемых трещин, помогающих получить нужный результат. В своей работе Ко Хъюн Нам, Ил Х. Парк и Сеунг Хван Ко опирались на старинную технологию получения каменных плиток. Мастера древности понимали, что обычная рубка камня — слишком трудоемкое дело. Вместо этого они просверливали в камне систему отверстий, вставляли в них куски дерева и намачивали их водой. Дерево разбухало, и каменная плита ломалась в нужных направлениях. Исследователи взяли за основу подложку из кремния, и выгравировали на ней очень маленькие выемки и бороздки. После этого подложку покрыли тонким слоем диоксида кремния, а на него нанесли слой нитрида кремния.

Если бы не выемки и бороздки, такой «бутерброд» покрылся бы хаотичными трещинами. Но выемки создали дополнительное напряжение в подложке, в итоге трещины образовались именно там, где они были сделаны. Бороздки служили своеобразными барьерами, ограничивая трещины в тех участках, где они необходимы. Таким образом, трещины не следуют за кристаллической структурой материала, а направляются по строго определенному пути. Ученые смогли создать различные типы трещин — прямые, волнообразные и прерывистые. Также возможно создание трещин, огибающих углы по дуге. Разработчики уверены, что их методика найдет применение в производстве полупроводниковых и кремниевых чипов, а также для изготовления микрофлюидных устройств. Данная технология значительно дешевле и проще, и требует меньше времени, чем традиционное травление материала пучками электронов.