Crescimento de diamante CVD com ativação por cloro. - Rita de Cássia Mendes de Barros (1997)
O trabalho foi direcionado primeiramente a um estudo do aumento da densidade de nucleação do diamante, através do pré-tratamento de substratos por semeadura de pó de diamante. Este aumento é necessário quando se deseja melhorar certas características do filme crescido, como aderência e baixa rugosidade. Foram utilizados substratos de silício, os quais foram submetidos ao pré-tratamento em banho de ultra-som, empregando-se diversos compostos orgânicos como liquidos dispersantes. Utilizou-se um reator para crescimento de diamante por deposição química a partir da fase vapor, assistido por filamento quente ou por plasma de microondas. Para semeadura efetiva, algumas propriedades dos líquidos foram identificadas como mais influentes. Isto, provavelmente, é devido à ação destas substâncias sobre a intensidade do colapso de bolhas, no fenômeno ultra-sônico da cavitação. Variações em alguns parâmetros de tratamento e de crescimento forneceram dados importantes acerca do processo de nucleação. Posteriormente, trabalhando apenas com um reator assistido por filamento quente, fez-se uma série de experimentos empregando-se tetracloreto de carbono (C'Cl IND. 4') como reagente, em substituição ao metano, comumente usado. Este estudo foi o objetivo principal desta dissertação, sendo originário dele o título do trabalho. Os compostos clorados apresentam certas vantagens em relação ao metano ou ao acetileno, como menor energia de ligação entre carbono-cloro, possibilidade de crescimentos a mais baixas temperaturas, ocorrência de maiores taxas de crescimento. A espectrometria de massa foi utilizada na avaliação das espécies reativas presentes no reator e na determinação de concentrações de reagentes. Com base nos picos de m/e dos primeiros espectros obtidos, pode-se definir as espécies a serem estudadas. Os gases foram coletados remota e localmente, na região do substrato. Os resultados sugeriram que o mecanismo de reação, com uso de composto clorado, ocorre através da formação de radical metila, havendo dissociação do C'Cl IND. 4', praticamente completa, para produção de metano, acetileno e ácido clorídrico. Os radicais clorados provavelmente não participam do crescimento. Determinou-se pela primeira vez a energia de ativação do processo, fazendo-se crescimentos a diferentes temperaturas do substrato. Obteve-se um valor coincidente com dados conseguidos por outros grupos de pesquisa, para outras misturas gasosas. No decorrer dos estudos, foram empregadas técnicas analíticas para caracterização, muito difundidas: difração de raio-X, microscopia eletrônica de varredura, espectrofotometria no infra-vermelho com transformada Fourier e espectroscopia Raman.