Os diamantes são freqüentemente exibidos em joias requintadas. Mas essa forma sólida de carbono também é conhecida por suas excelentes propriedades físicas e eletrônicas. No Japão, uma colaboração entre pesquisadores da Escola de Graduação em Ciência e Tecnologia Natural da Universidade de Kanazawa e AIST em Tsukuba, liderado por Ryo Yoshida, usou o recozimento com vapor de água para formar superfícies de diamante com terminação em hidroxila que são atomicamente planas.

O diamante possui muitas características que o tornam atraente para aplicação em dispositivos eletrônicos. Contudo, diamante contém defeitos que são observáveis ​​no nível atômico que criam propriedades de superfície únicas, influenciando como ele pode ser aplicado em tais dispositivos.

A terminação da superfície usando oxigênio ou hidrogênio estabiliza a estrutura do diamante. As superfícies de diamante terminadas em hidrogênio (terminadas em H) contêm camadas de gás de orifício bidimensional (2DHG) que permitem a operação em alta temperatura e alta tensão. Superfícies de diamante terminadas em oxigênio são formadas por oxidação superficial de superfícies terminadas em H, que remove as ligações carbono-hidrogênio (C-H) e 2DHG, "mas isso torna a superfície do diamante áspera e leva à degradação do desempenho dos dispositivos, "diz Norio Tokuda da Universidade de Kanazawa.

Para superar isso, os pesquisadores aplicaram o recozimento a vapor d'água. Eles começaram com alta pressão orientada para (1 1 1), substratos de diamante monocristalino sintético de alta temperatura Ib e IIa. Filmes de diamante homoepitaxial foram cultivados nos substratos Ib via deposição química de vapor de plasma de micro-ondas (MPCVD). Para obter superfícies terminadas em H atomicamente planas, as amostras de diamante foram expostas a plasma H na câmara MPCVD. Para formar superfícies terminadas em hidroxila, as amostras de diamante com terminação H foram submetidas a recozimento com vapor de água. O tratamento térmico ocorreu sob atmosfera de nitrogênio borbulhado através de água ultrapura em tubo de quartzo em forno elétrico.

Os resultados indicaram que as ligações C-H permaneceram na superfície do diamante durante o recozimento com vapor de água abaixo de 400 ° C; Portanto, 2DHG foi detectado. "Contudo, recozimento de vapor de água acima de 500 ° C removeu ligações C-H da superfície do diamante, "explica Yoshida, "indicando o desaparecimento do 2DHG."

Assim, os resultados indicam que o recozimento com vapor de água pode remover 2DHG enquanto mantém a morfologia da superfície de superfícies de diamante orientadas (11). "Comparado com as técnicas convencionais para remover 2DHG, como oxidação química úmida, "diz Tokuda, "o recozimento com vapor de água oferece a vantagem de manter uma superfície atomicamente plana."