Эффект Марчивки [2] [3] относится к электрохимической очистке алмаза с помощью электрического поля, индуцированного выносными электродами.
Впервые его случайно наблюдал Майк Марчивка [1] при попытке найти селективный способ травления неалмазного углерода и изготовления простых астрономических устройств для обнаружения УФ-излучения. [4] Этим устройствам требовалось несколько специфических функций, таких как чистые поверхности и участки с рисунком из неалмазного углерода, но впоследствии этот подход был изучен как более общее средство для заделки углеродных поверхностей, а также выборочной очистки и травления различных других материалов или структур. Термин «эффект Марчивки» не используется последовательно, а иногда используется термин «биполярная обработка поверхности» [5], поскольку подложка превращается в биполярный электрод . [6] Также могут использоваться различные фразы, такие как «бесконтактный электрохимический» процесс (см. любые ссылки, цитируемые здесь), или его можно упомянуть просто как «электрохимическое травление». [7] [8]
Хотя его легко спутать с различными распространенными электрохимическими элементами и может показаться тривиальным и очевидным расширением хорошо известных методов, недавние патенты [9] продолжают ссылаться на предыдущую работу [10] , в которой бесконтактность упоминается как особенность. Использование среды с низкой проводимостью, использованной в оригинальной статье Марчивки и др. [4], иногда отмечается при ее использовании и может привести к новым эффектам. [11] [12]Аппарат для создания эффекта аналогичен известной системе электропорации , за исключением того, что биологический образец заменяется неорганическим субстратом, [4] хотя в некоторых случаях с помощью этого процесса можно травить органические пленки. использование раствора ПАВ в качестве электролита .
Поскольку это «бесконтактный» процесс, эффект отличается от традиционных электрохимических процессов, в которых поток носителей через поверхность достигается за счет подключения к источнику тока с высокопроводящими материалами, такими как медная проволока. Хорошо известно [ кем? ] что материалы, контактирующие с анодом, можно модифицировать различными способами, включая анодирование и электрополировку . Электрохимия была быстро признана важной смежной областью в популярной прессе после того, как были изготовлены первые синтетические алмазы. [14] Однако использование индуцированного поля, создаваемого дистанционными электродами, позволяет очищать, модифицировать или травить прерывистые участки на изолирующей подложке (аналогично электротравлению ), что значительно расширяет роль электрохимических методов.
Предполагается, что этот механизм обусловлен индуцированным полем, но исчерпывающего анализа было проведено мало, поскольку реальные процессы, по-видимому, не отличаются от традиционных подходов. Например, «идентифицированный в литературе как «Эффект Марчивки». Травление может быть вызвано гальванической связью алмаза и неалмазного углерода». [15] Приложенное поле, по-видимому, создает направленные модификации поверхности полированных алмазов с незначительным удалением материала или вообще без него. Это может быть желательно для изготовления различных устройств или просто изучения свойств поверхности алмаза. Индуцированное поле осаждает или заменяет один слой некоторой молекулы, и это можно рассматривать как метод однослойного гальванического покрытия . Более полно оно раскрыто во многих работах. [16] [17]
Существует множество предшествующих технологий подготовки широкозонных алмазов для использования в электронных устройствах или в качестве подложки для выращивания монокристаллических алмазов. Более стабильные формы углерода имеют меньшие щели и другую кристаллическую структуру, и их присутствие необходимо тщательно контролировать. Эффект Марчивки был охарактеризован и сравнен с альтернативными способами создания желаемой поверхности для нескольких применений.