Otimização dos parâmetros de crescimento do diamante CVD para aplicação em biossensores óticos

Abstract

Foi estudada a deposição e o crescimento do filme de diamante policristalino dopado com Boro, produzido através do método de HFCVD (Hot fillament chemical vapor deposition). O diamante é um material que apresenta um bom conjunto de propriedades físicas e químicas, das quais se destacam a dureza, a transparência ótica, a estabilidade química, a condutividade variável consoante a dopagem e a biocompatibilidade. Estas propriedades fazem com que este seja um material desejável para deposição por HFCVD. Os filmes foram caracterizados através de microscopia de varrimento, espectroscopia de Raman, difração de raio-x, Perfilometria e espectroscopia de infravermelho e UV-Vis. Os filmes foram analisados em termos de taxa de crescimento, FOM, largura a meia altura, razão [111]/[220], rugosidade, atenuação e resistividade. Conclui-se que cada um destes parâmetros apresenta um conjunto de fatores de Taguchi diferentes para obtenção do melhor resultado e unindo estes, para obter melhor filme teoricamente possível obteve-se o seguinte conjunto de valores: 4% CH4/H2, 30 mbar de pressão, 50% de boro e entre a 15 a 20 sccm de Árgon.

The deposition and growth of boron doped polycrystalline Diamond films, produced through HFCVD (Hot fillament chemical vapor deposition), was the subject of investigation for this work. Diamond is a material known for its excellent physical and chemical properties, being its hardness, optical transparency, chemical stability, boron doping dependent condutivity and biocompatibility, the most known ones. These properties make the Diamond a desirable material for HFCVD depositions. The films were characterized by Scanning electron microscopy, Raman Spectroscopy, X Ray Diffraction, profilometry and UV-Vis and Infra-Red Spectroscopy. They were analyzed in terms of growth rate, FOM, width at half height, [111]/[220] ratio, roughness, light attenuation and resistivity. We can conclude that each parameter mentioned before has a set of different Taguchi factors to obtain the best individual result and uniting those, we obtained the best set of theoretical values to make the best, overall, film: 4% CH4/H2, 30 mbar of pressure, 50% of boron and between 15 to 20 sccm of argon.