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Avances en la investigación de la tecnología de pulido de diamantes

2025-04-10 09:26:17

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El diamante desempeña un papel importante en los campos de la mecánica, la óptica, la termodinámica y la electrónica (como los semiconductores) debido a sus excelentes propiedades. En semiconductores, disipación de calor y otros campos, el tamaño del mercado de diamantes aumentará en cientos de millones de dólares solo en 2023, y su popularidad continuará.



DEl diamante tiene excelentes propiedades y desempeña un papel destacado en muchos campos, como la mecánica y la óptica (incluidos los semiconductores). En 2023, su tamaño de mercado en semiconductores, disipación de calor y otros campos aumentará en cientos de millones de dólares estadounidenses y continuará popularizándose. Sin embargo, la calidad de la superficie afecta a las aplicaciones, y el pulido eficiente para obtener superficies de alta calidad se ha convertido en un foco de investigación, en el que el pulido químico - mecánico (cmp) ha atraído la atención debido a sus ventajas.




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Pulido químico - mecánico temprano

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En los primeros días del pulido químico - mecánico (cmp), las sales fundidas a alta temperatura (como kno3) se utilizaron como oxidantes. Este proceso ha mejorado continuamente desde 1974. Por ejemplo, el pulido a presión con barras nano3 / kno 3 permite una rugosidad RMS de hasta 0,2 nm. Más tarde, los oxidantes mixtos se utilizaron para mejorar la eficiencia. Diferentes fórmulas tienen sus propias ventajas y desventajas en términos de tasa de eliminación y calidad de la superficie. Hay muchos oxidantes comunes, algunos de los cuales requieren altas temperaturas, pero las altas temperaturas pueden causar problemas fácilmente.




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Pulido químico - mecánico de H2O2 y sus mezclas

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Imagen de microinterferencia en la superficie del Diamante


La solución de H₂O₂ puede utilizarse para el pulido químico-mecánico a temperatura ambiente y obtener una superficie con una lisura atómica perfecta. Tokuda et al. remojaron y aplanaron diamantes en una mezcla de H₂SO₄/H₂O₂ para reducir la rugosidad; Kubota et al. pulieron con una varilla de hierro giratoria en una solución de H₂O₂, oxidaron la superficie con OH y obtuvieron una superficie a nivel atómico de Ra = 0,092 nm, pero la uniformidad fue deficiente. Yuan et al. demostraron que el Fe²⁺ mejoró el efecto de pulido, y el reactivo Fe₂(SO₄)₃+H₂O₂ tuvo el mejor efecto de pulido.

Fotografías SEM de la superficie del diamante antes y después de la oxidación.




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Pulido químico-mecánico asistido por fotocatalítica

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Máquina pulidora UV de husillo horizontal de alta velocidad


El diamante tiene una energía de banda prohibida de 5,45 eV. Al irradiarse con luz ultravioleta a una longitud de onda inferior a 225 nm, se excita para producir pares hueco-electrón, que reaccionan con las moléculas de oxígeno y agua para formar enlaces, producir átomos de O y OH para oxidar la superficie. Con base en esta teoría, se propuso un método de pulido químico-mecánico asistido por fotocatalítica. Anan et al. utilizaron luz ultravioleta para pulir diamante monocristalino, y el efecto de pulido fue significativo, acompañado de la producción de CO y CO₂. Kubota et al. utilizaron discos de pulido de zafiro, y el efecto fue mejor. Este método puede mejorar la calidad de la superficie del diamante, pero el equipo es muy complejo y requiere mayor investigación y optimización.


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Conclusión y perspectiva

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El mercado actual del diamante crece cientos de millones de dólares anuales y sus aplicaciones se están expandiendo, afectando la calidad de la superficie. El pulido químico-mecánico ofrece ventajas significativas, y la combinación del método H₂O₂ permite lograr una rugosidad subnanómetro y producir superficies ultra lisas y con mínimo daño. En el futuro, lograr un pulido de áreas extensas sin daño subsuperficial es un requisito clave para expandir sus aplicaciones.




High Light Intelligence Technology, pionera en la industria del diamante CVD, cuenta con tecnología MPCVD avanzada y talleres de producción de diamantes CVD. Nos centramos en la producción de diamantes de alta pureza cultivados en laboratorio para la industria joyera, a la vez que creamos productos de diamante CVD de grado industrial, que abarcan monocristales, policristalinos, películas y metalización de superficies de diamante, entre otros. También ofrecemos equipos MPCVD de 6kW, 10kW y 15kW para ayudar a nuestros clientes en todos los aspectos, desde el equipamiento hasta los productos y, posteriormente, en servicios integrales, para crear juntos un diamante brillante.

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El diamante desempeña un papel importante en los campos de la mecánica, la óptica, la termodinámica y la electrónica (como los semiconductores) debido a sus excelentes propiedades. En semiconductores, disipación de calor y otros campos, el tamaño del mercado de diamantes aumentará en cientos de millones de dólares solo en 2023, y su popularidad continuará.
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