@MastersThesis{Silva:2007:EsCrFi,
author = "Silva, William de Melo",
title = "Estudo do crescimento de filme de diamante atrav{\'e}s do ataque
{\'a} grafite pelo hidrog{\^e}nio em um reator de
deposi{\c{c}}{\~a}o qu{\'{\i}}mica a vapor ativado por
filamento quente",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2007",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2007-02-16",
keywords = "engenharia e tecnologia espacial, graphite, etching, vapor
deposition, diamond films, raman spectroscopy.",
abstract = "Este trabalho apresenta um estudo a respeito do processo de ataque
{\`a} grafite pelo hidrog{\^e}nio com o intuito de elucidar o
crescimento de filmes de diamante em um reator de
deposi{\c{c}}{\~a}o qu{\'{\i}}mica a vapor ativado por
filamento quente onde apenas a grafite {\'e} a {\'u}nica fonte
de carbono. Aspectos morfol{\'o}gicos e estruturais s{\~a}o
analisados sistematicamente atrav{\'e}s de imagens de microscopia
eletr{\^o}nica de varredura e espectroscopia de espalhamento
Raman tanto na grafite (antes e ap{\'o}s o ataque do
hidrog{\^e}nio) como nos filmes de diamantes obtidos. Nestas
an{\'a}lises, {\`a} taxa de nuclea{\c{c}}{\~a}o e crescimento
do filme de diamante sobre o substrato apresentou forte
depend{\^e}ncia em rela{\c{c}}{\~a}o {\`a} temperatura da
grafite. Os resultados obtidos mostraram que a eros{\~a}o
qu{\'{\i}}mica da grafite pelo hidrog{\^e}nio provocou
mudan{\c{c}}as estruturais na sua superf{\'{\i}}cie. Tais
altera{\c{c}}{\~o}es da rede cristalina da grafite foram
investigadas a partir da rela{\c{c}}{\~a}o ID/IG que apresentou
um valor m{\'a}ximo em 900ºC quando comparada com a
superf{\'{\i}}cie da grafite a temperatura ambiente antes do
ataque do hidrog{\^e}nio. Nos filmes crescidos com um tempo de
deposi{\c{c}}{\~a}o de 15 minutos sob temperaturas na grafite de
600 e 700ºC foram verificadas as maiores taxas de
nuclea{\c{c}}{\~a}o, enquanto que, para tempos de crescimentos
de 30 minutos os filmes est{\~a}o cont{\'{\i}}nuos,
apresentando superf{\'{\i}}cies totalmente cobertas e gr{\~a}os
entre 1 e 3 \μm com uma boa qualidade de diamante,
principalmente para temperaturas de 600 e 700ºC. Os valores de
carbono tipo diamante nos filmes foram calculados para os tempos
de crescimentos de 15, 30 e 60 minutos e est{\~a}o de acordo com
o comportamento dos diamantes nanocristalinos, ou seja, aumentam a
pureza do filme conforme o acr{\'e}scimo da temperatura. Em
geral, a morfologia dos filmes de diamantes crescidos a partir de
uma fonte s{\'o}lida de carbono {\'e} semelhante {\`a}s
encontradas em deposi{\c{c}}{\~o}es de diamantes convencionais,
onde os espectros Raman obtidos mostram um pico
caracter{\'{\i}}stico em 1332 cm-1 e uma banda de carbono em,
aproximadamente, 1550 cm-1 de baixa intensidade. Resultados a
respeito da dissolu{\c{c}}{\~a}o do carbono, em estado
s{\'o}lido na grafite, pela ativa{\c{c}}{\~a}o de esp{\'e}cies
da fase gasosa e redeposi{\c{c}}{\~a}o de {\'a}tomos de carbono
na forma de diamante no filme foram verificados pelo c{\'a}lculo
da efici{\^e}ncia do processo de ataque {\`a} grafite pelo
hidrog{\^e}nio que resultam indiretamente na forma{\c{c}}{\~a}o
do diamante (EP). Tal efici{\^e}ncia foi calculada atrav{\'e}s
de uma rela{\c{c}}{\~a}o entre as medidas de massa da grafite
perdida e da massa de diamante ganha ap{\'o}s a
deposi{\c{c}}{\~a}o no substrato. Contudo, os principais
par{\^a}metros para o crescimento de diamante, tais como:
press{\~a}o, temperatura e fluxo foram variados e um m{\'a}ximo
de efici{\^e}ncia EP foi alcan{\c{c}}ado para press{\~o}es de
30 Torr, temperatura de 700ºC e fluxo de hidrog{\^e}nio em 100
sccm. ABSTRACT: This work presents a study regarding the process
of etching to the graphite by hydrogen with intention to elucidate
the growth of diamond films in a reactor of chemical vapor
deposition activated by hot filament where the graphite is the
carbon source only. Morphological and structural aspects are
analyzed systematic through images of electronic microscopy of
scanning and spectroscopy of Raman scattering in such a way in the
graphite (etching by hydrogen before and after) as in the diamond
films obtained. In these analyses, the high dependence graphite
temperature showed influence to the rate of nucleation and diamond
film growth on the substrate. The results obtained had shown that
the chemical graphite erosion by hydrogen induced structural
changes in its surface. Such graphite crystalline lattice
alterations had been investigated from relation ID/IG that
presented a maximum value in 900ºC when compared with the graphite
surface in ambient temperature before the etching of hydrogen. In
the films grown with a time of deposition of 15 minutes under
temperatures in graphite of the 600 and 700ºC the high rate of
nucleation had been verified, whereas, for times of growth of 30
minutes the films are continuous, presenting surfaces total
covered and supreme between 1 and 3 \μm with a good quality
of diamond, mainly for temperatures of 600 and 700ºC. The carbon
type diamond in the films values had been calculated for the times
of growth of 15, 30 and 60 minutes and are in accordance with the
behavior of nanocrystalline diamonds, that is, they increase the
pureness of in agreement film the addition of the temperature. In
general, the diamond films morphology grown from a solid carbon
source is similar to the found ones in conventional diamond
depositions, where the obtained Raman spectra show to a
characteristic peak in 1332 cm-1 and a carbon band in,
approximately, 1550 cm-1 of low intensity. Results regarding the
dissolution of carbon, in solid graphite state, by the activation
of species of the gaseous phase and carbon atom deposition in the
diamond form in the film were verified by the calculation of the
etching to the graphite for hydrogen efficiency process of
resulting indirectly in the diamond (EP) formation. Such
efficiency was calculated through a relation enters the measures
of mass of the lost graphite and of the diamond mass it after
gains the deposition in the substratum. However, the main
parameters for the diamond growth, such as: pressure, temperature
and flow had been varied and a maximum of efficiency EP was
reached for 30 Torr pressures, 700ºC temperature and 100 sccm
hydrogen flow.",
committee = "Ferreira, Neiden{\^e}i Gomes (presidente) and Travelho,
Jer{\^o}nimo dos Santos (orientador) and Baldan,
Maur{\'{\i}}cio Ribeiro (orientador) and Rezende, Mirabel
Cerqueira",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Study of diamond film growth through etching graphite by hydrogen
in hot filament chemical vapor deposition reactor",
language = "pt",
pages = "104",
ibi = "6qtX3pFwXQZGivnK2Y/PHVeT",
url = "http://urlib.net/ibi/6qtX3pFwXQZGivnK2Y/PHVeT",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "16 jun. 2024"
}