Crescimento seletivo de diamante assistido a laser : um estudo preliminar

Resumo: O emprego de filmes de diamante em dispositivos semicondutores promete um avanço tecnológico significativo na Industria de Eletrônica. Sua combinação única de propriedades, que supera a dos semicondutores utilizados atualmente, possibilita uma maior integração e velocidade de operação em circuitos feitos desse material. Nosso plano de trabalho consiste no crescimento de um monocristal de diamante depositado em um substrato de outro material. Forma mais útil do diamante na área de eletrônica. Para tal, propomos um método híbrido empregando, simultaneamente, filamento quente e laser. O filamento-quente responsável pela dissociação das espécies gasosas produz hidrogênio atômico e radicais precursores do diamante. O laser, utilizando para o aquecimento do substrato, favorece o crescimento do cristal em um área limitado por temperatura. No método proposto, o feixe laser passa por uma óptica de focalização de forma a atingir o substrato com um diâmetro de alguns micro ? correspondente aproximadamente ao diâmetro de um núcleo de diamante. O reator foi projetado de maneira a permitir a entrada da radiação laser sem a necessidade de um sistema óptico complexo. Para manter a temperatura necessária ao crescimento do cristal apenas na região de interesse o porta substrato foi confeccionado de material bom condutor térmico cujo interior passa um fluxo de água que transporta o calor para fora do sistema ... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digitalAbstract: The use of diamond films for semiconductor devices promises a technological advance in Electronic Industry. It?s unique combination of properties which overcome that of those semiconductors used nowadays allows a better integration and seed operation in circuits of this particular material. The subject of our Theses is about the growth of a single-crystal diamond on a non diamond substrate, the most useful form of diamond for the electronic field. Thus, we have proposed a hybrid method using, simultaneously, hot-filament and laser. The role of the hot-filament in to dissociate the inlet gas mixture. As a result, atomic hydrogen and diamond precursors radical, are found. A laser is used to heat the substrate, helping the crystal growth in a temperature limited area. For the proposed method, the laser beam passes though an optical system, focusing the substrate within an area of 5 to 10 microns in diameter, which is similar to a diamond nucleus. The chamber has been developed in order to permit the radiation inlet with no need of a complex optical system. To keep the desire temperature for the crystal growth, at the corresponding area, the sample mount has been made of a good heat conductor which allows a water flow into its interior, taking the heat away. So, it provides a temperature gradient, causing the desired effect ... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertation