Estudos de crescimento e de dopagens de diamante-CVD mono cristalino, colorido via descarga em mW 2,45 GHz de alta potência

• Processo: 14/18139-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2014
• Data de Término da vigência: 10 de fevereiro de 2017
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Vladimir Jesus Trava-Airoldi
• Beneficiário: Mariana Amorim Fraga
• Instituição Sede: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 12/15857-1 - Estudos científicos e aplicações inovadoras em diamante-CVD, Diamond-Like Carbon (DLC) e carbono nanoestruturado, obtidos por deposição química na fase vapor, AP.TEM
• Assunto(s): Diamante Dopagem eletrônica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: CVD (Chemical vapor deposition) | diamante | dopagem | Elétricas e Ópticas | Propriedades Estruturais | Diamante e Materiais Relacionados

Resumo

O Diamante-CVD tem sido alvo de muitas investigações fundamentais e de aplicações no INPE e que redundou em aplicações e mesmo com o nascimento de "spin-off". Embora muito tenha sido feito, a comunidade científica continua em busca de um grau maior de aplicações do diamante onde sua estrutura mono cristalina seja o principal foco. Com esta proposta objetiva-se, diferentemente da proposta de DD, mas ainda inovar que é a de obter o diamante em estrutura mono cristalina dopado para se obter nas diferentes colorações via baixas pressões e baixas temperaturas, ou seja via reações químicas na fase vapor (CVD do Inglês, Chemical Vapor Deposition), Sua estrutura colorida é devido às diferentes possibilidades de dopagens. Espera-se obter estrutura amarela devido à dopagem com nitrogênio, e azul devido a dopagem com boro. Serão estudados, teórica e experimentalmente, os mecanismos para obtê-lo nesta almejada estrutura cujas aplicações nas áreas de óptica, eletrônica, dissipadores de calor em "ships" de alto desempenho, como dito anteriormente poderão representar uma diferenciação em relação ao diamante monocristal transparente. Assim, estudar-se-á o comportamento dos principais parâmetros de obtenção via descarga em plasma de microondas (2,45 GHz) de alta potência e as suas relações com o grau de monocristalinidade e pureza. Neste caso, dificuldades adicionais terão que ser resolvidas devido à dopagens serem feitas em um sistema de descarga em plasma, ainda não experimentado em nosso laboratório. Deseja-se obter o diamante-CVD mono cristal de alta pureza na forma de blocos e mostrar as possibilidades de lapidação dos diversos planos. Novamente, sabe-se que uma das maiores dificuldades, é o controle do gradiente térmico de substrato e porta substrato desde o processo de início de nucleação até o de final de crescimento, o que significa um sofisticado projeto do interior do reator. Análises via espectroscopia de espalhamento Raman, Difração de Raio-X, MEV, AFM, farão partes das caracterizações cotidianas deste estudo. Buscar as aplicações já visualizadas será uma tarefa permanente deste projeto.

Publicações científicas

(11)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

RASIA, LUIZ ANTONIO; LEAL, GABRIELA; KOBERSTEIN, LEANDRO LEO; FURLAN, HUMBER; MASSI, MARCOS; FRAGA, MARIANA AMORIM; FIGUEROAGARCIA, JC; LOPEZSANTANA, ER; FERROESCOBAR, R. Design and Analytical Studies of a DLC Thin-Film Piezoresistive Pressure Microsensor. APPLIED COMPUTER SCIENCES IN ENGINEERING, v. 742, p. 11-pg., 2017-01-01. (13/17045-7, 14/18139-8)

DIAS, V. M.; CHIAPPIM, W.; FRAGA, M. A.; MACIEL, H. S.; MARCIANO, F. R.; PESSOA, R. S.. Atomic layer deposition of TiO2 and Al2O3 thin films for the electrochemical study of corrosion protection in aluminum alloy cans used in beverage. MATERIALS RESEARCH EXPRESS, v. 7, n. 7, JUL 2020. (18/01265-1, 14/18139-8, 16/17826-7)

DIAS, VANESSA; MACIEL, HOMERO; FRAGA, MARIANA; LOBO, ANDERSON O.; PESSOA, RODRIGO; MARCIANO, FERNANDA R.. Atomic Layer Deposited TiO2 and Al2O3 Thin Films as Coatings for Aluminum Food Packaging Application. MATERIALS, v. 12, n. 4, FEB 2 2019. (14/18139-8, 11/50773-0, 11/17877-7, 12/15857-1, 11/20345-7, 16/00575-1, 15/05956-0, 15/09697-0, 18/01265-1, 15/10876-6)

VIEIRA, JOSE; CONTIN, ANDRE; FRAGA, MARIANA AMORIM; CORAT, EVALDO JOSE; AIROLDI, VLADIMIR TRAVA. Growth and characterization of multilayer hot-filament chemical vapor deposition diamond coatings on WC-Co substrates. SURFACE INNOVATIONS, v. 7, n. 1, p. 4-11, MAR 2019. (14/18139-8, 13/25939-8, 12/15857-1)

FRAGA, M. A.; CONTIN, A.; RODRIGUEZ, L. A. A.; VIEIRA, J.; CAMPOS, R. A.; CORAT, E. J.; TRAVA AIROLDI, V. J.. Nano- and microcrystalline diamond deposition on pretreated WC-Co substrates: structural properties and adhesion. MATERIALS RESEARCH EXPRESS, v. 3, n. 2, FEB 2016. (13/25939-8, 14/18139-8, 12/15857-1)

GALVAO, NIERLLY; VASCONCELOS, GETULIO; PESSOA, RODRIGO; MACHADO, JOAO; GUERINO, MARCIEL; FRAGA, MARIANA; RODRIGUES, BRUNO; CAMUS, JULIEN; DJOUADI, ABDOU; MACIEL, HOMERO. A Novel Method of Synthesizing Graphene for Electronic Device Applications. MATERIALS, v. 11, n. 7, JUL 2018. (11/50773-0, 18/01265-1, 14/18139-8, 17/18826-3)

GALVAO, NIERLLY; GUERINO, MARCIEL; CAMPOS, TIAGO; GRIGOROV, KORNELI; FRAGA, MARIANA; RODRIGUES, BRUNO; PESSOA, RODRIGO; CAMUS, JULIEN; DJOUADI, MOHAMMED; MACIEL, HOMERO. The Influence of AlN Intermediate Layer on the Structural and Chemical Properties of SiC Thin Films Produced by High-Power Impulse Magnetron Sputtering. MICROMACHINES, v. 10, n. 3, MAR 22 2019. (18/01265-1, 11/50773-0, 14/18139-8)

LEAL, G.; FRAGA, M. A.; RASIA, L. A.; MASSI, M.. Impact of high N-2 flow ratio on the chemical and morphological characteristics of sputtered N-DLC films. SURFACE AND INTERFACE ANALYSIS, v. 49, n. 2, p. 99-106, FEB 2017. (14/18139-8, 11/50773-0, 13/17045-7)

SIERRA GOMEZ, JAVIER; VIEIRA, JOSE; FRAGA, MARIANA AMORIM; CORAT, EVALDO JOSE; TRAVA-AIROLDI, VLADIMIR JESUS. Surface Morphology and Spectroscopic Features of Homoepitaxial Diamond Films Prepared by MWPACVD at High CH4 Concentrations. MATERIALS, v. 15, n. 21, p. 11-pg., 2022-11-01. (19/18572-7, 14/18139-8)

FRAGA, MARIANA; PESSOA, RODRIGO. Progresses in Synthesis and Application of SiC Films: From CVD to ALD and from MEMS to NEMS. MICROMACHINES, v. 11, n. 9, p. 23-pg., 2020-09-01. (14/18139-8, 18/01265-1)

FRAGA, M. A.; CONTIN, A.; VIEIRA, J.; BARBOSA, D.; CAMPOS, R.; CORAT, E.; TRAVA AIROLDI, V. J.. Evaluation of the Adhesion of Ultrananocrystalline Diamond Coatings on WC-Co Substrates. MATERIALS TODAY-PROCEEDINGS, v. 4, n. 11, p. 6-pg., 2017-01-01. (13/25939-8, 14/18139-8, 12/15857-1)