Estudo da incorporação de boro em diamante micro- e nano-cristalino por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-x (XPS)

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Rosana Alves Gonçalves
• Orientador(a): Maurício Ribeiro Baldan
• Banca de defesa: Neidenêi Gomes Ferreira, Jorge Tadao Matsushima
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores
• País: BR
• Resumo em Inglês: In this work were studied the effects of the concentration of CH$_{4}$ and Ar in the boron incorporation into micro- and nano-crystalline diamond films. In this study were analyzed two different lots of diamond films, both grown on silicon substrates in hot filament reactor by the method of Chemical Vapour Deposition (CVD). Lot A was composed of samples with different concentrations of CH$_{4}$ (1, 3, 5 and 7\%) while the lot B was constituted by samples with different concentrations Ar (0, 50, 60, 70 and 80\%). The morphological and structural characterization was performed from Scanning Electron Microscopy (SEM), Raman spectroscopy and X-ray Diffraction. The boron concentration was studied in detail from of measures of Mott Schottky Plot on the films. The boron incorporation was estimated from X-ray Photoelectron Spectroscopy. XPS measurements we are carried out in azimutal and angle resolved (ARXPS) mode. The results shown a dependency of boron concentration with variation angular in the measurements, indicating that boron is in the more superficial regions of the samples. The data obtained using this technique indicate the reduction of the amount of boron in films with high concentration of sp$^{2}$ carbon and small grain size. This results are not in agreement with the literature. The incorporation of boron has more pronounced effect for the samples with variation of concentration of CH$_{4}$. The morphological and structural changes in the film caused by the variation of CH$_{4}$ and Ar were corroborated by the results presented in the literature.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2016/02.11.12.22

Neste trabalho foram estudados os efeitos da incorporação de CH$_{4}$ e Ar na incorporação de boro em filmes de diamante micro e nano-cristalino. Neste estudo foram analisadas dois diferentes lotes de filmes de diamante, ambos crescidos sob substratos de silício em reator de filamento quente através do método de deposição de vapor químico (do inglês, Chemical Vapour Deposition - CVD). O lote A é constituído por amostras com diferentes concentrações de CH$_{4}$ (1, 3, 5 e 7\%) enquanto o lote B é constituído por amostras com diferentes concentrações de Ar (0, 50, 60, 70 e 80\%). A caracterização morfológica e estrutural foi realizada a partir de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Raman e Difração de Raios X. A concentração de boro foi estudada detalhadamente a partir de medidas de Mott Schottky Plot nos filmes. A incorporação de boro foi estimada a partir de Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS). Medidas de XPS foram feitas nos modos azimutal e \emph{angle resolved} (ARXPS). Os resultados mostram uma dependência da concentração de boro com a variação angular nas medidas, indicando que o boro se encontra em regiões mais superficiais das amostras. Os dados obtidos através dessa técnica indicam a redução da quantidade de boro em filmes com alta concentração de carbono sp$^{2}$ e pequeno tamanho de grão. Estes resultados não estão de acordo com a literatura. A incorporação de boro tem efeito mais pronunciado nas amostras com variação da concentração de CH$_{4}$. As mudanças morfológicas e estruturais dos filmes causadas pela variação de CH$_{4}$ e Ar corroboram os resultados apresentados na literatura.