在金刚石表面蚀刻纳米结构的能力有望得到广泛应用，但到目前为止，由于金刚石具有高度的化学惰性（无活性），所以在纳米尺度上蚀刻和图案化金刚石一直具有挑战性。 研究人员已经研究了一种将电子束用于纳米图案化金刚石的技术，其结果为新兴的纳米制造工艺提供了新的见解。

   澳大利亚悉尼科技大学的研究人员James Bishop等人在***近一期ACS Nano上发表了一篇关于金刚石纳米图案化和蚀刻的论文。研究人员研究了一种称为气体介导的电子束诱导蚀刻的技术。该方法不需要掩膜或抵抗层，在活性气体存在的情况下使用电子束辐照，直接刻蚀金刚石和其他材料，其空间分辨率高达10纳米。它还避免了与物理蚀刻技术相关的残留损伤问题，例如聚焦离子束或活性离子蚀刻，使蚀刻对底层材料的损伤***小。

   到目前为止，大多数使用这种方法的工作都显示了均匀或各向同性的蚀刻。然而，为了产生期望的图案或选择性地暴露某些晶面，有必要选择性地以不同的取向蚀刻，这被称为各向异性蚀刻。

   通过结合实验和计算技术，研究人员发现氧气和氢气在蚀刻过程中起着不同的作用。特别是，氧气会导致快速，***和各向同性的蚀刻，而添加氢气会减慢某些晶面的刻蚀速率，从而可以进行各向异性刻蚀。各向异性刻蚀技术一直以来都被应用于硅、氮化镓等材料中，以形成具有近乎***对称和超光滑晶面的微/纳米结构。

   研究人员发现，随着更多的氢气被添加到系统中，图案出现，其特征与金刚石晶格的晶体方向一致。科学家们解释说，这些模式是由氢气对某些晶体平面的优先钝化而引起的。研究人员还表示，可以通过控制氢气量来控制各向异性，从而控制表面图案的几何形状。这使研究人员将建立一个详细的刻蚀动力学模型，这将简化未来干刻蚀纳米金刚石的制造工艺，并使以前无法支撑的结构得以制造。

   “这项工作***重要的成果是控制蚀刻各向异性，”Bishop说到。“同位素蚀刻对刻蚀任意形状的结构很有用。各向异性蚀刻对于在各向异性腐蚀反应动力学中定义的具有超光滑表面和近乎***对称的结构非常有用。利用氧诱导的电子束腐蚀，可以获得高速率的各向同性腐蚀，并通过混合氢获得高各向异性的金刚石刻蚀。”

   控制蚀刻纳米图案并选择性暴露和磨平金刚石表面某些晶面的能力具有广泛的潜在应用。例如，不同的纳米图案和纳米结构可以加速金刚石表面上的神经元生长以用于生物传感应用，以及增强光子应用的光提取。

   金刚石也正在被研究用于高功率电子，电化学和催化方面的可能应用，所有这些都可能受益于简单的高分辨率纳米图形化方法。

   金刚石是自然界存在的特殊材料之一，具有***高的硬度、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、高绝缘、宽能隙、高的声传播速率以及良好的化学稳定性等，如下表。虽然天然金刚石具有这些***的特性，但是它们一直仅仅是以宝石的形式存在，其性质的多变性和稀有性极大地***了其应用。而洛阳誉芯金刚石制备的CVD金刚石膜将这些优异的物理化学性能集一身，且成本较天然金刚石低，能够制备各种几何形状，在电子、光学、机械等工业领域有广泛的应用前景。