Estudos de crescimento de diamante-CVD monocristalino com minimização de defeitos estruturais

• Processo: 23/14476-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Vladimir Jesus Trava-Airoldi
• Beneficiário: Mirelly Ferreira da Silveira
• Instituição Sede: Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT). Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). Campus São José dos Campos. São José dos Campos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 19/18572-7 - Novos materiais de carbono: suas aplicações espaciais, ambientais e spin offs relevantes, AP.TEM
• Assunto(s): Dopagem eletrônica Inteligência artificial Diamantes CVD Defeitos Estrutura
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Defeitos e inclusões | diamante-CVD monocristal | dopagem | Inteligência Artificial | microondas de alta potência | Vacâncias | Diamante-CVD Monocristalino

Resumo

O projeto em Diamante-CVD e seus Materiais Relacionados, O DIMARE, obteve diamante em estrutura monocristalina em baixas pressões, ou seja via reações químicas na fase vapor (CVD do Inglês, Chemical Vapor Deposition). O objetivo deste projeto é avançar no estudo da obtenção de gemas de diamante de alta pureza, focando no estudo de minimização de inclusões, discordâncias e defeitos. Para isso o trabalho terá várias frentes: a primeira é a montagem de um novo reator de plasma de microondas em 2,45 GHz, com sistema de bombeamento de alto vácuo, para minimizar os gases contaminantes, principalmente o nitrogênio, na pressão de fundo; introduzir neste reator um controle de posicionamento da amostra com controle micrométrico, com realimentação da temperatura de superfície de crescimento; preparar sementes de diamante monocristalino (inicialmente adquiridas comercialmente), com polimento adequado à minimização de defeitos estruturais (rugosidade Ra<5nm); estabelecer condições de crescimento do diamante monocristalino, incluindo mistura de gases e potência de microondas para obter um compromisso ótimo entre taxa de crescimento e desenvolvimento de defeitos estruturais. A aplicabilidade deste diamante de alta pureza pode ser nas áreas de óptica, eletrônica, dissipadores de calor, detectores resistentes à radiação ionizante, baterias nucleares e, inclusive, como joias. Deseja-se obter o diamante-CVD monocristalino altamente puro e transparente na forma de blocos e mostrando as possibilidades de lapidação dos diversos planos. Análises via espectroscopia de espalhamento Raman, Difração de Raio-X, MEV, AFM, farão parte das caracterizações cotidianas deste estudo. Também fundamentais na análise de defeitos estão as caracterizações por luminescência em baixa temperatura, para a análise de inclusões e, imagens de catodoluminescência para a observação de defeitos estruturais. Será, também, objetivo firme deste trabalho buscar aplicação direta para os usos espaciais e em seguida dirigi-lo de imediato ao mercado, onde várias empresas já manifestaram interesse, inclusive do Brasil. (AU)