Filmes de diamante nano/ultrananocristalinos dopados com boro: propriedades morfológicas, estruturais e eletroquímicas - Fernando Almeida Souza (2011)
É apresentado um estudo sistemático do processo de obtenção e caracterização de filmes de diamante nanocristalino dopados com boro. Os filmes foram obtidos pela técnica HFCVD (Hot Filament Chemical Vapor Deposition), utilizando como fonte de dopante uma solução de óxido de boro em metanol. A princípio, na primeira série de experimentos variaram-se os níveis de dopagem com boro em 2.000, 5.000, 10.000, 20.000 e 30.000 ppm e tempos de crescimento do filme em 6, 10 e 16 h. Posteriormente, na segunda série de experimentos variou-se o percentual de argônio em relação ao hidrogênio na mistura gasosa, em 50, 60, 70, 80 e 85 %. Foram feitas análises morfológicas, estruturais e eletroquímicas, visando estudos fundamentais dos filmes obtidos. As caracterizações morfológicas desses materiais foram feitas por Microscopia Eletrônica de Varredura e por Microscopia de Força Atômica. Nas análises estruturais foram utilizadas Espectroscopia de Espalhamento Raman e Difração de raios-X. Estas mostraram que foram produzidos filmes nanométricos dopados com boro de alta qualidade. A avaliação dos eletrodos foi feita utilizando a técnica de Voltametria Cíclica e mostrou um ótimo desempenho eletroquímico dos filmes para o para redox ferrocianeto de potássio. Com este trabalho pode-se concluir que o boro aumenta a taxa de crescimento nos filmes ultrananocristalinos enquanto diminui esta nos filmes nanocristalinos. Observou-se um crescimento mais rápido na direção 110 na presença do boro que foi atribuído a este ocasionar uma maior quantidade de defeitos nos filmes (menor cristalinidade). Porém, o excesso de boro, para filmes muito dopados, também pode causar uma redução na taxa de crescimento, devido ao dopante inibir a formação dos núcleos no primeiro estágio de crescimento (indução ao crescimento colunar). Esta contribuição, quando combinada com a presença de oxigênio, que inibe o crescimento na direção <220>, causa um aumento do tamanho do grão. Quanto ao comportamento eletroquímico, os filmes mostraram-se altamente eficientes para a dopagem com boro em um amplo intervalo de inclusão do dopante. Além disso, a janela de potencial de trabalho e a cinética de quase-reversibilidade ficaram compatíveis com eletrodos similares estudados na literatura, tanto nos filmes nanocristalinos como nos ultrananocristalinos, mostrando um processo de transição no crescimento com inclusão do dopante. Os filmes de diamante nanocristalinos dopados produzidos neste trabalho estão aptos a serem testados em diferentes meios, buscando identificar o seu grau de eficiência na eletroquímica.