La dureté exceptionnelle du diamant rend difficile sa fabrication sous forme de substrats minces et précisément façonnés, nécessaires aux technologies de haute performance. Des chercheurs de l’université de Chiba, au Japon, ont maintenant démontré une approche fondée sur le laser permettant de séparer un diamant cultivé en laboratoire le long du plan cristallin {100}, une orientation considérée comme particulièrement pratique parce qu’elle est plus facile à polir.

L’étude, publiée dans Diamond and Related Materials le 1er novembre 2026, a examiné la réaction de trois diamants monocristallins à des impulsions laser ultracourtes. Un échantillon avait été produit par la méthode haute pression-haute température (HPHT), tandis que deux autres avaient été fabriqués par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et contenaient des niveaux différents d’impuretés d’azote.

L’équipe, dirigée par le professeur Hirofumi Hidai et dont Mahiro Ikeno est coauteur, a utilisé des impulsions focalisées d’une durée comprise entre 233 femtosecondes et 30 picosecondes. La microscopie optique, la spectroscopie et l’analyse d’images ont ensuite servi à évaluer la taille, la forme et la continuité des régions modifiées formées à l’intérieur des cristaux.

Les échantillons ont présenté des réactions différentes. Les diamants CVD pouvaient être modifiés avec des impulsions plus courtes que le diamant HPHT. Dans les échantillons CVD, les impulsions les plus courtes ont créé de petites marques séparées, tandis que les impulsions d’environ 10 picosecondes ou plus ont généré des régions modifiées plus continues. La concentration en azote ne suffisait pas à elle seule à expliquer ces différences, ce qui indique que des défauts microscopiques liés à l’histoire de croissance de chaque cristal pourraient également jouer un rôle important.

Les diamants CVD ont généralement produit des régions modifiées moins stables que l’échantillon HPHT et ont montré une plus grande variation de leurs formes. À partir de ces résultats, les chercheurs ont sélectionné des impulsions de 10 picosecondes pour traiter de manière contrôlée un diamant CVD de 8 mm × 8 mm selon une grille.

Au lieu de créer un réseau complet de fissures en une seule opération, ils ont ajouté des régions modifiées supplémentaires à mi-distance entre les régions existantes, au cours de quatre étapes de traitement successives. Le diamant s’est ensuite séparé proprement le long du plan {100} après une légère pression exercée avec une pince.

La surface de découpe obtenue était environ 710 fois plus grande que celle du diamant HPHT de 300 micromètres carrés produit par les chercheurs lors d’une étude précédente. L’équipe affirme que cette surface plus importante constitue une étape vers la fabrication des substrats de diamant plus grands nécessaires aux composants optiques et aux dispositifs électroniques.

Les utilisations potentielles comprennent les substrats en diamant, les fenêtres optiques laser haute puissance pour les systèmes de lithographie, les diffuseurs thermiques pour des dispositifs avancés tels que les puces d’IA et les semi-conducteurs de puissance à base de diamant. Selon Hidai, le procédé pourrait finalement être adapté à la production industrielle, ce qui permettrait potentiellement de réduire les coûts de fabrication et d’améliorer l’utilisation des matériaux.

L’étude identifie également de possibles avantages en matière de durabilité grâce à une utilisation plus large des dispositifs de puissance à base de diamant. De tels composants pourraient contribuer à réduire les pertes d’énergie dans des domaines comprenant les centres de données, les infrastructures électriques et les véhicules électriques.

Sources: Phys.org.