Gabriel V.
En contexte: Les diamants font partie des matériaux les plus prometteurs pour les applications technologiques, telles que les télécommunications rapides et la conversion d’énergie dans les véhicules électriques ou les centrales électriques. Cependant, les diamants ne sont pas faciles à manipuler, car ils ont tendance à se fissurer lorsqu’on essaie de les découper en plaquettes.
Une nouvelle technique basée sur le laser développée par une équipe de scientifiques japonais de l’Université de Chiba semble offrir un moyen de « trancher sans effort » les diamants le long du plan cristallographique optimal. Les recherches ont récemment été publiées dans le journal Diamond and Related Materials, et elles pourraient aider l’industrie des semi-conducteurs à adopter l’un des matériaux les plus solides connus de l’homme.
Les chercheurs ont déclaré que les diamants possèdent des propriétés attractives pour les applications des semi-conducteurs, car ils ont une plus grande bande interdite que le silicium. Ils pourraient théoriquement être utilisés pour créer des semi-conducteurs plus efficaces, capables de fonctionner à des tensions, des fréquences et des températures plus élevées. Cependant, les diamants sont difficiles à adapter en semi-conducteurs car il n’existe aucune technique efficace pour les découper en fines plaquettes.
Le professeur Hirofumi Hidai et son équipe de l’Université de Chiba proposent une solution au problème : un processus de découpe basé sur le laser qui permet de couper proprement les diamants sans les casser. Les chercheurs ont déclaré que la nouvelle technique empêche la propagation de fissures indésirables pendant le processus de découpe au laser en focalisant de courtes impulsions laser sur un volume étroit en forme de cône à l’intérieur du matériau.
Les impulsions laser transforment le diamant en carbone amorphe avec des niveaux de densité plus faibles. Par conséquent, les régions touchées par le laser subissent une réduction de densité et une formation de fissures, a déclaré le professeur Hidai. Les chercheurs ont créé un motif en grille pour guider la propagation des fissures le long du trajet de découpe désigné, tandis qu’une pointe de tungstène tranchante a été utilisée pour séparer « facilement » une plaquette lisse du reste du bloc de diamant.
L’Université de Chiba a déclaré que la nouvelle technique proposée pourrait être une étape décisive vers la transformation des diamants en « matériau semi-driver » adapté aux technologies futures et plus efficaces. Le professeur Hidai a souligné que la découpe des diamants à l’aide d’un laser « permet la production de plaquettes de haute qualité à faible coût » et est indispensable pour la fabrication de dispositifs semi-conducteurs en diamant.
Selon Hidai, cette recherche japonaise rapproche l’industrie de la réalisation de semi-conducteurs en diamant pour diverses applications technologiques. Les plaquettes découpées au laser pourraient améliorer le taux de conversion de puissance dans les véhicules électriques et les trains.
L’Université de Chiba et l’équipe de Hidai ne sont pas les seuls à s’efforcer de transformer les diamants en semi-conducteurs. Amazon Web Services s’est récemment associé à Element Six (une filiale du consortium diamantifère De Beers) pour créer des diamants synthétiques et les utiliser dans la cryptomonnaie quantique. Les deux entreprises tentent d’exploiter les défauts d’absorption de photons dans les diamants pour créer un réseau mondial de distribution de clés quantiques.
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