Berlian adalah bahan yang menjanjikan untuk industri semikonduktor, tetapi memotongnya menjadi wafer tipis benar-benar memusingkan dan menantang.
Dalam studi terbaru, tim peneliti diUniversitas Chibadikembangkan ateknik baru berbasis laseryang dapat memotong berlian di sepanjang bidang kristal yang optimal. Penemuan ini akan membantu membuat bahan ini lebih hemat biaya untuk konversi daya yang efisien pada kendaraan listrik, dan teknologi komunikasi berkecepatan tinggi.
Sebelumnya, meskipun sifat berlian menarik bagi industri semikonduktor, penerapan bahan berlian telah dibatasi oleh kurangnya teknologi yang saat ini ada di pasaran untuk memotong berlian menjadi irisan tipis secara efisien. Dengan tidak adanya pemotongan yang efisien, wafer harus disintesis satu per satu, membuat biaya pembuatannya mahal di sebagian besar industri.
Sebuah kelompok penelitian Jepang yang dipimpin oleh Profesor Hirofumi Hidai dari Sekolah Pascasarjana Teknik Universitas Chiba baru-baru ini menemukan solusi untuk masalah ini.
Dalam sebuah penelitian yang baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Diamonds and Related Materials, mereka melaporkan teknik pemotongan berbasis laser baru yang dapat digunakan untuk memotong berlian dengan bersih di sepanjang permukaan kristal yang optimal untuk menghasilkan wafer yang halus.
Sifat sebagian besar kristal, termasuk intan, bervariasi di sepanjang bidang kristal yang berbeda (permukaan yang secara hipotetis mengandung atom yang membentuk kristal). Sebagai contoh, berlian dapat dengan mudah dipotong sepanjang permukaan ｛111｝. Namun, mengiris ｛100｝ menantang karena juga menghasilkan retakan di sepanjang permukaan yang hancur ｛111｝, yang meningkatkan kehilangan takik.
Untuk mencegah penyebaran retakan yang tidak diinginkan ini, para peneliti mengembangkan teknik pemrosesan berlian yang memfokuskan pulsa laser pendek pada volume yang sempit dan meruncing di dalam material.
Prof. Hidai menjelaskan, "Iradiasi laser terfokus mengubah berlian menjadi karbon amorf, yang memiliki kerapatan lebih rendah daripada berlian. Akibatnya, kerapatan area yang diubah oleh pulsa laser berkurang dan retakan dapat terbentuk."
Dengan menyinari inipulsa laserke sampel berlian transparan dalam pola kotak persegi, para peneliti membuat kotak di dalam bahan yang terdiri dari daerah kecil yang rentan terhadap retakan. Jika jarak antara daerah yang dimodifikasi dalam kisi dan jumlah pulsa laser yang digunakan di setiap daerah optimal, semua daerah yang dimodifikasi terhubung satu sama lain oleh retakan kecil yang lebih disukai merambat sepanjang bidang ｛100｝. Dengan demikian, wafer halus dengan permukaan ｛100｝ dapat dengan mudah dipisahkan dari sisa balok hanya dengan mendorong jarum tungsten yang tajam ke satu sisi sampel.
Secara keseluruhan, teknik di atas merupakan langkah penting dalam menjadikan berlian sebagai bahan semikonduktor yang cocok untuk teknologi masa depan. Dalam hal ini, Prof Hidai mengatakan: "Kemampuan irisan berlian untuk menghasilkan wafer berkualitas tinggi dengan biaya rendah sangat penting untuk pembuatan perangkat semikonduktor berlian. Dengan demikian, penelitian ini membawa kita selangkah lebih dekat untuk mewujudkan berbagai aplikasi berlian semikonduktor di masyarakat, seperti meningkatkan tingkat konversi daya mobil listrik dan kereta api."
