Fechar

@PhDThesis{Gavinier:2009:EsAmCr,
               author = "Gavinier, Divani Barbosa",
                title = "Estudo do ambiente de crescimento de filmes nanoestruturados de 
                         diamante",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2009",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2009-08-31",
             keywords = "diamante, nanoestruturas, energia de ativa{\c{c}}{\~a}o, 
                         deposi{\c{c}}{\~a}o qu{\'{\i}}mica a partir da fase vapor, 
                         simula{\c{c}}{\~a}o computacional, diamond, nanostructures, 
                         activation energy, chemical vapor deposition, computational 
                         simulation.",
             abstract = "Atualmente o estudo do ambiente de crescimento de nanoestruturas 
                         de diamante tem sido assunto de grande interesse 
                         cient{\'{\i}}fico. O maior avan{\c{c}}o alcan{\c{c}}ado nesta 
                         {\'a}rea foi obtido atrav{\'e}s da inser{\c{c}}{\~a}o de um 
                         g{\'a}s inerte nas condi{\c{c}}{\~o}es t{\'{\i}}picas de 
                         crescimento de diamante microcristalino (MCD). Com a 
                         inser{\c{c}}{\~a}o deste novo g{\'a}s o ambiente de crescimento 
                         {\'e} consideravelmente modificado, proporcionando assim um 
                         controle do tamanho do gr{\~a}o de diamante depositado. Apesar da 
                         utiliza{\c{c}}{\~a}o de um g{\'a}s inerte estar sendo 
                         amplamente disseminada e projetada no desenvolvimento de muitas 
                         aplica{\c{c}}{\~o}es, as mudan{\c{c}}as nos processos 
                         f{\'{\i}}sico-qu{\'{\i}}micos que este novo g{\'a}s acarreta 
                         durante o processo de deposi{\c{c}}{\~a}o ainda n{\~a}o se 
                         encontram bem compreendidas. A pergunta do porque o diamante 
                         nanocristalino (NCD) cresce nesta circunst{\^a}ncia {\'e} 
                         atualmente assunto de intensas discuss{\~o}es na comunidade 
                         cient{\'{\i}}fica e esta tese foi elaborada em torno deste 
                         importante tema. Para se obter maiores esclarecimentos sobre esta 
                         quest{\~a}o, a compara{\c{c}}{\~a}o entre os resultados obtidos 
                         atrav{\'e}s de experimentos e simula{\c{c}}{\~a}o computacional 
                         de um ambiente de crescimento com e sem um g{\'a}s inerte {\'e} 
                         indispens{\'a}vel. Nesta tese, na primeira parte, {\'e} 
                         realizada uma revis{\~a}o a respeito do crescimento do MCD (sem a 
                         adi{\c{c}}{\~a}o de um g{\'a}s inerte), da influ{\^e}ncia da 
                         adi{\c{c}}{\~a}o de um g{\'a}s inerte neste ambiente e dos 
                         modelos de crescimento de diamante. Na segunda parte, experimentos 
                         s{\~a}o desenvolvidos com a finalidade de se estudar dois dos 
                         par{\^a}metros fundamentais para se entender o processo 
                         f{\'{\i}}sico-qu{\'{\i}}mico b{\'a}sico de crescimento destes 
                         filmes: a depend{\^e}ncia da temperatura do substrato e a 
                         depend{\^e}ncia da concentra{\c{c}}{\~a}o de carbono na mistura 
                         gasosa. Na terceira parte, no intuito de se entender melhor as 
                         rea{\c{c}}{\~o}es qu{\'{\i}}micas envolvidas na fase gasosa, o 
                         pacote computacional CHEMKIM {\'e} usado para simular os 
                         experimentos realizados. Finalizando, {\'e} feita uma 
                         compara{\c{c}}{\~a}o entre os resultados experimentais e os 
                         simulados computacionalmente. Os resultados obtidos por esta tese 
                         revelam que o mecanismo de crescimento do NCD {\'e} o mesmo do 
                         MCD, por{\'e}m, com uma maior competi{\c{c}}{\~a}o entre as 
                         fases de crescimento do carbono sp^3 (diamante) e sp^2 (grafite). 
                         Em condi{\c{c}}{\~o}es com alta concentra{\c{c}}{\~a}o de 
                         g{\'a}s inerte, onde {\'e} poss{\'{\i}}vel obter gr{\~a}os 
                         ultrananocristalino, a competi{\c{c}}{\~a}o parece ser t{\~a}o 
                         elevada que o processo de ativa{\c{c}}{\~a}o (que t{\^e}m 
                         depend{\^e}ncia com a temperatura) favorece o crescimento da fase 
                         sp^2 em detrimento da fase sp^3, principalmente em altas 
                         temperaturas. ABSTRACT: The behavior of diamond crystallite size 
                         decreasing down to nanometer scale has been subject of many 
                         pioneering studies. A major advance was achieved with the addition 
                         of inert gas into typical microcrystalline diamond (MCD) 
                         deposition conditions. This discovery provided a route to control 
                         the microstructure of the diamond film, leading to thick and 
                         smooth nanocrystalline diamond (NCD). Even though the inert gas 
                         addition is being broadly used and engineered in the development 
                         of many applications, the changes in the chemical physical 
                         processes occurring during the diamond deposition are not yet well 
                         understood. The question of why the NCD grows at this condition 
                         has actually been subject of many discussions. This thesis has 
                         been developed around this important theme. In order to advance in 
                         the elucidation of this process, the comparison of the experiments 
                         with and without an inert gas is necessary. This thesis, first, 
                         reviews the growth of diamond microstructures (without the 
                         addition of an inert gas), the influence of inert gas addition in 
                         this environment, and the diamond growth models. Second, 
                         experiments are performed by studying two of the most fundamental 
                         parameters to uncover the basic chemical process: the dependence 
                         on substrate temperature and the dependence on carbon content in 
                         the gas mixture. Third, the CHEMKIM software package is used to 
                         simulate the experimental results in order to gain insight into 
                         the major reactions occurring within the gaseous phase. Finally, 
                         it performs a comparison between computational simulation and 
                         experimental results. The results obtained reveals that the 
                         mechanism for NCD growth is most probably the same of MCD growth, 
                         but with a higher competition with the growth of sp^3 (diamond) 
                         and sp^2 (graphitic) carbon phases. At the extreme condition of 
                         ultrananocrystalline diamond (UNCD) growth the competition appears 
                         to be so high that the activation process (temperature dependence) 
                         favors the preferential growth of sp^2 phase, instead of sp^3, at 
                         the high temperature end.",
            committee = "Airoldi, Vladimir Jesus Trava (presidente) and Corat, Evaldo 
                         Jos{\'e} (orientador) and Barreto, Patr{\'{\i}}cia Regina 
                         Pereira (orientador) and Azevedo, Adriana Faria and Diniz, 
                         Alessandra Ven{\^a}ncio and Lombardi, Jos{\'e} Carlos",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Diamond nanostructures growth",
             language = "pt",
                pages = "159",
                  ibi = "8JMKD3MGP8W/35RK7H8",
                  url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP8W/35RK7H8",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "16 jun. 2024"
}


Fechar