Filmes de diamante ultrananocristalinos dopados com boro crescidos sobre silício poroso

• Autor(a) principal: Lilian Mieko da Silva
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2014/01.23.18.38

Os resultados da obtenção e caracterização de um novo material compósito formado por filme de diamante ultrananocristalino dopado com boro BDUND (\emph{Boron doped ultrananocrystalline diamond}) sobre silício poroso (PS \emph{Porous silicon}) são apresentados e discutidos. A primeira parte da dissertação mostra o desafio em se obter amostras de silício poroso com porosidade controlada para deposição dos filmes de diamante. Além disso, é apresentado o estudo do controle dos parâmetros de crescimento do filme de diamante, para que os filmes preencham as cavidades dos poros, sem fechá-los, mantendo a morfologia dos mesmos, visando à formação de um eletrodo poroso com uma camada de diamante contínua e uniforme. Assim, a primeira etapa do trabalho consistiu no estudo dos parâmetros de ataque eletroquímico para formação do PS, variando-se as condições de iluminação, assim como a densidade de corrente e o tempo de ataque. Após caracterização morfológica e estrutural do PS, a morfologia mais adequada para deposição dos filmes de BDUND foi definida como sendo a dos substratos com tamanho de poro de 10 a 30 µm, com poros distribuídos uniformemente pela superfície. Os filmes foram, então, crescidos por deposição química via fase vapor assistida por filamento quente, utilizando uma mistura de argônio, hidrogênio e metano. Estudou-se a influência do tempo de crescimento, variando-se de 1 a 4h, assim como a influência de duas dopagens distintas, 2.000 e 20.000 ppm B/C em solução. As amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de espalhamento Raman e difratometria de raios-X. Os resultados mostraram que os filmes apresentaram morfologia e textura homogênea, preenchendo os poros uniformemente. A caracterização estrutural comprovou a presença de diamante nas amostras, assim como a presença de ligações do tipo $sp^{2}$, conforme esperado para filmes de BDUND. Os eletrodos porosos de maior dopagem mostraram-se mais apropriados para as caracterizações eletroquímicas de janela de potencial de trabalho e de reversibilidade em par redox. Essas amostras apresentaram elevada capacitância, como esperado para eletrodos porosos. Além disso, em solução de ferrocianeto de potássio, os eletrodos se mostraram reversíveis apenas para baixas velocidades de varredura.