Los diamantes se exhiben a menudo en joyas exquisitas. Pero esta forma sólida de carbono también es conocida por sus excelentes propiedades físicas y electrónicas. En Japón, una colaboración entre investigadores de la Escuela de Graduados de Ciencias Naturales y Tecnología de la Universidad de Kanazawa y AIST en Tsukuba, dirigido por Ryo Yoshida, ha utilizado el recocido de vapor de agua para formar superficies de diamante terminadas en hidroxilo que son atómicamente planas.

El diamante tiene muchas características que lo hacen atractivo para su aplicación en dispositivos electrónicos. Sin embargo, El diamante contiene defectos que son observables a nivel atómico que crean propiedades superficiales únicas que influyen en cómo se puede aplicar en tales dispositivos.

La terminación de la superficie con oxígeno o hidrógeno estabiliza la estructura del diamante. Las superficies de diamante terminadas en hidrógeno (terminadas en H) contienen capas de gas de agujero bidimensionales (2DHG) que permiten el funcionamiento a alta temperatura y alto voltaje. Las superficies de diamante terminadas en oxígeno se forman por oxidación superficial de superficies terminadas en H, que elimina los enlaces carbono-hidrógeno (C-H) y 2DHG, "pero esto da aspereza a la superficie del diamante y conduce a la degradación del rendimiento de los dispositivos, "dice Norio Tokuda de la Universidad de Kanazawa.

Para superar esto, los investigadores aplicaron el recocido con vapor de agua. Comenzaron con alta presión orientada a (1 1 1), Sustratos Ib y IIa de diamante monocristalino sintético de alta temperatura. Se cultivaron películas de diamante homoepitaxial sobre los sustratos Ib mediante deposición química en fase de vapor con plasma de microondas (MPCVD). Para obtener superficies terminadas en H atómicamente planas, las muestras de diamantes se expusieron a plasma H en la cámara MPCVD. Para formar superficies terminadas en hidroxilo, las muestras de diamantes terminados en H se sometieron a recocido con vapor de agua. El tratamiento de recocido se realizó bajo una atmósfera de nitrógeno burbujeada a través de agua ultrapura en un tubo de cuarzo en un horno eléctrico.

Los resultados indicaron que los enlaces C-H permanecían en la superficie del diamante durante el recocido con vapor de agua por debajo de 400 ° C; por lo tanto, Se detectó 2DHG. "Sin embargo, el recocido con vapor de agua por encima de 500 ° C eliminó los enlaces C-H de la superficie del diamante, "explica Yoshida, "indicando la desaparición del 2DHG".

Por lo tanto, los resultados indican que el recocido con vapor de agua puede eliminar 2DHG mientras se mantiene la morfología de la superficie de las superficies de diamante orientadas (1 1 1). "En comparación con las técnicas convencionales para eliminar 2DHG, como la oxidación química húmeda, "dice Tokuda, "El recocido con vapor de agua ofrece la ventaja de mantener una superficie atómicamente plana".