Timantti- ja timantinkaltaiset pinnoitteet: Raportti perusominaisuuksista, kasvatusmenetelmistä ja karakterisoinnista

Timantti- ja timantinkaltaisiin pinnoitteisiin kohdistuva tutkimus on kasvanut voimakkaasti koko 80-luvun. Tämä johtuu pääasiassa siitä, enä 70-luvulla onnistuttiin Neuvostoliitossa valmistamaan timanttipinnoitteita matalassa paineessa kemiallista kaasufaasipinnoitus- (CVD) -menetelmää käyttäen. Koska timantilla on monia äärimmäisiä materiaaliominaisuuksia, liittyy näiden pinnoitteiden sovelluksiin suuria kaupallisia odotuksia. Tribologia ja puolijohdeteollisuus ovat osoittaneet suurinta mielenkiintoa. Tämän hetken tietojen mukaan on esimerkiksi Yhdysvalloissa valmistettu yli yhden millimetrin paksuja timanttipinnoitteita CVD-menetelmällä työkalujen pinnalle. Puolijohdeteollisuudessa puolestaan odotetaan timanttikalvoilla olevan erinomaisia ominaisuuksia sekä aktiivisina että passiivisina mikroelektroniikan osina. Suurpainemenetelmä on toinen tapa erityisesti paksujen timanttipinnoitteiden valmistamiseksi. Tässä menetelmässä sintrataan timanttikerros työkalun pinnalle timanttifaasille stabiileissa olosuhteissa, tyypillisesti 6 GPa:n paineessa ja 1500 oC:n lämpötilassa. Myös näiden pinnoitteiden suurimpana käyttökohteena ovat tribologiset sovellukset. Vaikka timantti- ja timantinkaltaisten pinnoitteiden sovellusten etsiminen onkin tällä hetkellä voimakasta, liittyy esimerkiksi pinnoitteiden kasvatukseen ja karakterisointiin myös lukuisia tieteellisiä haasteita. Tämä pitää paikkansa erityisesti matalapainetekniikan tapauksessa. Tutkimuslaitoksissa ympäri maailmaa onkin perustettu ryhmiä, joissa eri alojen kuten fysiikan, kemian ja materiaalitieteen edustajat yrittävät yhdessä ratkaista timantti- ja timantinkaltaisiin pinnoitteisiin liittyviä ongelmia. Kuluva vuosikymmen tulleekin näkemään lukuisia läpimurtoja tällä mielenkiintoisella tutkimusalueella.