Estudo de defeitos paramagnéticos em diamante - Pereira, Rui Nuno Marques
Esta tese relata um estudo experimental de defeitos paramagnéticos em diamantes sintéticos crescidos a altas pressões e altas temperaturas. O trabalho descreve defeitos formados por impurezas de azoto e níquel, que são incorporadas no material durante a sua síntese. Para tal, os cristais são investigados através da técnica de ressonância paramagnética electrónica (RPE), que pode fornecer informação detalhada acerca da estrutura microscópica de defeitos. O uso de RPE leva à detecção de um conjunto de sete novos defeitos paramagnéticos (denominados centros AB). O valor do spin e a simetria local destes defeitos são determinados usando o formalismo do Hamiltoniano de spin. A análise dos dados obtidos permite deduzir que os defeitos AB estão relacionados com a incorporação de impurezas de níquel em diamante. São, ainda, propostos modelos de estructura para alguns destes centros. As condições de formação dos centros AB são investigadas através de um estudo de recozimento. Este estudo mostra que alguns destes defeitos são estáveis somente num intervalo restrito de temperaturas de recozimento. O papel dos centros AB na cinética de agregação do azoto durante tratamentos térmicos a altas temperaturas é discutido. As propriedades ópticas de centros paramagnéticos relacionados com níquel são, também, investigadas usando espectroscopia de RPE associada a excitação óptica (foto-RPE). Desta forma, são determinados os estados energéticos produzidos por tais defeitos no hiato do diamante. Observa-se que os centros de níquel induzem estados de energia profundos. Um modelo teórico que descreve os processos de ionização e captura que ocorrem durante uma experiência de foto-RPE é proposto. Este modelo é aplicado com sucesso na interpretação dos dados de foto-RPE obtidos para os centros relacionados com níquel em diamante.