Estudo do cobalto em diamantes sintéticos - Neto, Miguel Ângelo da Costa (2011)
Neste trabalho, é apresentado um estudo experimental e teórico sobre a presença e incorporação do cobalto em diamantes sintéticos. O estudo experimental foca essencialmente o crescimento de filmes de diamante CVD em substratos de cobalto de elevada pureza, num reactor MPCVD. As inúmeras tentativas de crescimento permitiram conhecer as condições ideais que possibilitam o crescimento de filmes espessos neste tipo de substratos. As amostras obtidas foram caracterizadas do ponto de vista da sua morfologia e qualidade cristalográfica, utilizando as técnicas MEV, DRX e a espectroscopia Raman. A detecção de impurezas incorporadas nos filmes foi realizada através da absorção óptica no infravermelho, por fotoluminescência e por EDS. A influência da adição de O2 e N2, durante o processo de deposição CVD, permitiu construir modelos para a incorporação do cobalto nestes filmes. Segundo um desses modelos, o cobalto é preferencialmente incorporado nas fronteiras de grão das suas cristalites e em planos cristalográficos (111). Os resultados dos estudos do infravermelho e da fotoluminescência sugerem a possibilidade de o cobalto estar igualmente incorporado na rede cristalina do filme, sob a forma de defeitos pontuais. A presença de impurezas mais leves, como o hidrogénio e o azoto, durante o processo CVD, pode justificar a detecção de centros opticamente activos no infravermelho e no visível, podendo estar directamente associados a complexos Co-H e Co-N, alguns dos quais igualmente observados em diamantes sintéticos HPHT. Também é considerada a formação de silicetos de cobalto, incorporados em canais nas fronteiras de grão dos filmes. O estudo teórico aplica o código ab initio – AIMPRO, utilizando os fundamentos da TFD com pseudopotenciais em supercélulas, a defeitos simples de cobalto e cobalto-hidrogénio na rede do diamante. A validação dos pseudopotenciais foi realizada através de testes à rede perfeita do diamante, ao cobalto metálico e a moléculas simples. Foram obtidas as configurações estáveis dos defeitos, assim como as respectivas energias de formação e os níveis eléctricos (dadores e aceitadores).