Download INTRODUCCIÓN
Document related concepts
no text concepts found
Transcript
PELICULAS DE DIAMANTE Por Carlos Araya Enzo Cruces Ignacio Jaque Luis Olivero Nelson Rodríguez ID 42A Ciencia de los Materiales II Profesor Mauricio Pilleux SEPTIEMBRE 1999 La película de diamante Investigación para ID42A 1. INTRODUCCIÓN. ................................................................................................................................. 3 2. DESARROLLO DE LA PELÍCULA DE DIAMANTE. ..................................................................... 5 2.1 HISTORIA. DESARROLLO CVD DURANTE LA DÉCADA PASADA. .......................................................... 5 2.2. DESARROLLO RECIENTE. .................................................................................................................. 10 3. EL PROCESO CVD. ............................................................................................................................ 14 3.1. TEORÍA Y PRÁCTICA. ........................................................................................................................ 17 3.2. DIAMANTES CVD ............................................................................................................................. 17 3.3. PROCESOS A TASAS FENOMENOLÓGICAS .......................................................................................... 18 3.4. REACCIONES DE SUPERFICIE: UN AMPLIO MARCO DE TRABAJO ........................................................ 18 3.5. MONTE CARLO ATOMÍSTICO ............................................................................................................ 19 3.6. DINÁMICA MOLECULAR ................................................................................................................... 19 3.7. MODELOS ATOMÍSTICOS A ESCALA COMPLETA ............................................................................... 20 3.8. NUCLEACIÓN DEL DIAMANTE........................................................................................................... 20 3.9. SUPERFICIES ..................................................................................................................................... 22 3.10. ABSORBENTES DE SUPERFICIE Y CONDUCTIVIDAD DE SUPERFICIE ................................................. 23 3.11. HIDRÓGENO ABSORBIDO: FRICCIÓN Y DESGASTE ........................................................................... 23 3.12. EMISIÓN DE ELECTRONES DESDE DIAMANTE POLICRISTALINO ...................................................... 23 4. LA INDUSTRIA DE LAS PELÍCULAS DE DIAMANTE............................................................... 24 4.1. HACIA EL CHIP DE CARBÓN.............................................................................................................. 24 4.2. REGRESO AL TUBO DE VACÍO ............................................................................................................ 28 5. APLICACIONES ................................................................................................................................. 30 5.1. MANEJO TÉRMICO. ........................................................................................................................... 30 5.2. HERRAMIENTAS DE CORTE. .............................................................................................................. 30 5.3. CAPAS RESISTENTES AL DESGASTE: .................................................................................................. 30 5.4. OPTICA. ............................................................................................................................................ 31 5.5 DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS............................................................................................................ 31 5.6. MATERIALES COMPUESTOS. ............................................................................................................. 33 6. CONCLUSIONES. ............................................................................................................................... 34 7. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................. 35 8. ANEXOS: .............................................................................................................................................. 36 Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 2 La película de diamante Investigación para ID42A 1. Introducción. El diamante ha ocupado un lugar importante en el corazón y mente tanto de científicos como del público en general durante muchos años. Para algunos, la palabra diamante conjuga imágenes de brillantes piedras preciosas, de bienestar y también de ocasiones especiales. Para los científicos, el diamante es impresionante por su amplio rango de propiedades extremas. Ya en la antigua Roma el anciano Plinio, usaba piezas de diamante como herramientas. Por otra parte, el novelista científico Arthur C. Clark (autor del libro 2001) en su novela “2061: Odisea Tres” predice que en menos de un siglo se hará común usar capas de diamante para proteger las edificaciones del daño que causa el clima. El diamante es el material más duro que se conoce, tiene el menor coeficiente de expansión térmica, es químicamente inerte y resistente al desgaste, ofrece una fricción mínima, tiene una alta conductividad térmica, es eléctricamente aislante y ópticamente transparente desde el ultravioleta (UV) hasta el infrarrojo (IR). Dadas estas notables propiedades, no debería llamar la atención saber que ya se han encontrado muchos usos y en diversas aplicaciones para el diamante, incluyendo su uso como piedra preciosa. Entre estos se encuentran su uso como sumidero térmico (disipador de calor), como abrasivo, en inserciones y/o como cobertura resistente al desgaste en herramientas de corte. Obviamente, dadas todas estas propiedades únicas es posible avizorar muchas otras aplicaciones potenciales para el diamante como material de ingeniería, pero los avances en la implementación de aquellas ideas se ha visto trabado por la escasez del diamante natural. Es a consecuencia de esto que se ha dado una importante búsqueda por sintetizar el diamante en laboratorio. El llamado “diamante industrial” ha sido sintetizado comercialmente por más de 30 años usando técnicas de alta presión y alta temperatura (sigla HPHT del inglés High Pressure, High Temperature) en las cuales el diamante se cristaliza desde carbón metálico solvatado a presiones de entre los 50 y 100 kbar. y temperaturas que varían entre los 1800 y 2300 K. El interés mundial en el diamante ha crecido en forma importante en los últimos años debido a recientes descubrimientos que muestran que usando una amplia gama de técnicas de deposición desde el vapor (sigla CVD del inglés Chemical Vapour Deposition), en que mediante procesos gaseosos, que utilizan gases no más complejos Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 3 La película de diamante Investigación para ID42A que hidrocarburos (típicamente metano) en exceso de hidrógeno, es posible producir películas o coberturas de diamante policristalino. Este diamante CVD muestra propiedades mecánicas, tribológicas e incluso eléctricas comparables a las del diamante natural. Actualmente existe un gran optimismo de que se pueda lograr llevar a mayor escala los métodos CVD y extenderlos para que provean una alternativa viable a los métodos tradicionales de HPHT para producir abrasivos y sumideros térmicos, mientras que la posibilidad de cubrir grandes áreas con una película continua de diamante abre una gran gama de aplicaciones potenciales para los métodos CVD. Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 4 La película de diamante Investigación para ID42A 2. Desarrollo de la Película de diamante. 2.1 Historia. Desarrollo CVD durante la década pasada. Introducción Tanto en la última década, como a mediados de la anterior, se ha visto un explosivo crecimiento en la síntesis de los materiales de diamante, esto debido a una variedad de procesos de depósito químico desde el vapor (CVD). Procesos conducidos por la curiosidad de científicos y la explotación tecnológica para diversas aplicaciones en campos como capas duras, herramientas, óptica, dispositivos electrónicos, manejo térmico, protección contra la corrosión y detección de radiación. Comenzando en los ochenta con unas partículas de diamante microscópicas, reportadas por un grupo pequeño de científicos, usando filamentos calientes y una aparente receta mágica (alquimia) de hidrocarburos e hidrógeno. Ahora, cerca del fin de los años noventa la ciencia básica del desarrollo del diamante por CVD es bien entendida. Diversas técnicas basadas en plasmas (y termales) han sido desarrolladas por depósito de diamante. Películas policristalinas, algunas de varios milímetros de espesor y de un diámetro superior a los 30 centímetros son una realidad. Muchas compañías están comercializando una gran gama de productos, y el costo de depósito ha decrecido en más de tres órdenes de magnitud. Estos artículos revisan este desarrollo y plantean altos desafíos para el futuro. Los que se pueden organizar alrededor de dos temas: avances científicos y desarrollo tecnológico. Avances científicos Las propiedades de los materiales de diamante son generalmente extremas cuando las comparamos con las de otros materiales, por esto el diamante ha sido atractivo tecnológicamente, especialmente por su amplio rango de aplicaciones. El diamante natural es escaso y posee limitaciones por el tamaño, además que tiene pocos dopantes. Como el diamante , en condiciones atmosféricas, es una forma de carbono metaestable, es posible procesar o modificar el material, generalmente estas transformaciones no son viables en el carbono grafito. Las posibilidades de crecimiento Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 5 La película de diamante Investigación para ID42A del diamante con propiedades controladas, y concentraciones de defectos, en un tamaño ilimitado han derivado en el reciente entusiasmo en las comunidades científicas y tecnológicas. El crecimiento del diamante desde la fase vapor comenzó tempranamente, aproximadamente a mediados de la década de 1950, continuó con un bajo nivel de investigación en la década de los 60 y en los 70 a una razón de extremado bajo crecimiento y escepticismo en la comunidad científica. Documentos claves demuestran que el CVD de diamante apareció a finales del año 70, pero no fue sino hasta mediados de los 80, donde este proceso tuvo un progreso al punto de significar interés en el mundo científico y tecnológico. Por la mitad del 80, estos pequeños cristales fueron aceptados (ca. micrones en tamaño) y películas continuas delgadas policristalinas (10 micrones de espesor) se pudieron crear mediante crecimiento por CVD. Típico depósito CVD de diamante es desde una mezcla de gases comprendida de una pequeña cantidad de metano (típicamente < de 1 at.%) en hidrógeno entre 10 y 50 torr, activado con un filamento caliente (aprox. 2200°C), o plasma cercano a un sustrato calentado entre 700 y 1000°C.. A fines del 80, los primeros estudios del proceso químico comenzaron a emerger usando emisiones ópticas, in situ diagnóstico laser, masa espectro métrica, y otras técnicas de diagnóstico. Estas técnicas demostraron la presencia de metil radical, acetileno, CH, C2, e hidrógeno atómico cerca al crecimiento superficial de químicos gaseosos, gracias a los adelantos computacionales. Intensas discusiones sobre la predominancia del crecimiento de especies metalradical versus acetileno: posteriores experimentos han demostrado esto bajo ciertas condiciones, la mayoría de los depósitos del diamante resultan del methyl (o especies C) y del acetileno (o especies C2), puede también ser importante para el crecimiento otras condiciones. No sólo mecanismos superficiales o modelos de crecimiento han sido suficientes para describir todas las observaciones, y la comunidad ha llegado a entenderlo de muchas reacciones (modelos de crecimiento) que ha menudo ocurren simultáneamente, por la complejidad de la naturaleza química superficial. El modelo genérico de crecimiento ignora el específico crecimiento-sitio estéreo químico, que ha sido extremadamente exitoso en describir ambas, cualitativa y cuantitativamente, una amplia variedad del crecimiento medio ambiental. En estos modelos,el hidrógeno atómico es el químico clave reactante impulsor de los gases químicos y el químico superficial, e influenciando la razón de depósito y calidad del material. Las especies oxígeno y halógeno también han probado ser importantes en ciertos depósitos químicos, con el crecimiento de llamas de combustión Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 6 La película de diamante Investigación para ID42A atmosférica, recibieron gran atención en 1988. Como experiencia con diversos y muchos esquemas de activación (plasmas, filamentos, flamas), diseño de reactores, y desarrollo de recetas químicas en los comienzos del 1990, 2 importantes patrones empíricos desarrollados como respuesta: el diagrama de fase del H-C-O, y el parámetro alfa, describiendo la morfología de cristales individuales o la textura policristalina. El diagrama de fase del H-C-O muestra que este hidrógeno debe estar presente y el carbono oxígeno radio en los reactantes debe ser equitativo o las unidades excesivas deben ser convenientes para que ocurra un exitoso deposito de diamante. La adición de oxígeno facilitó significantemente el uso de altas concentraciones de carbono reactante. Esta “fase” diagrama ha sido una herramienta útil en predecir cual concentración de reactante usar. Su utilidad es derivada de la química compleja y mucho tiempo de permanencia de los gases en la mayoría de los reactores, lo cual aventaja, esencialmente, todas las especies de oxígeno reaccionando para formar la estabilidad química y una molécula antireactiva de CO. La morfología de la mayoría de los CVD, despliegue habitual de los depósitos de diamante, cúbico-octaédrico, esto es macrocaras de cubos (100) u octaedros (111) de orientación cristalográfica. El “parámetro alfa” esta directamente relacionado con la razón de la velocidad de crecimiento de esas caras y por lo tanto expresa el rango continuo y habitual, desde el cubo al octaedro. El índice de la cara (110) crece significativamente más rápido que cualquiera de las siguientes, (100) o (111), y por lo tanto no es estable. El crecimiento bajo las condiciones alfa apropiadas ha aventajado el desarrollo de una película texturada extremadamente lisa (100). Paralelo a los desarrollos en CVD de diamante, nuestro conocimiento de la química superficial y estructural ha progresado considerablemente. El diamante tiene el volumen atómico más alto, junto con densidades superficiales considerables de algún material conocido. Por lo tanto la mayoría de las especies atómicas y moleculares son demasiado grandes para terminar los enlaces a la superficie del volumen. Incluso el hidrógeno es esterilizado impidiendo la des-reconstrucción superficial (100). Entregan el tamaño pequeño del hidrógeno y la resistencia del vínculo de CH, esto no es sorpresa, en la mayoría de los diamantes, usualmente hidrogeno-terminado. Por lo tanto actos químicos como un alkane superficial. Submonolayer cantidad de oxígeno, halógeno, y otras especies han sido observadas para ser vinculadas a la superficie y puede modificar Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 7 La película de diamante Investigación para ID42A significantemente las propiedades eléctricas de la superficie. Las dos propiedades más inusuales e importantes tecnológicamente son las de conducción tipo p de las superficies hidrogenadas (hidrogenadas parcialmente) y la electro afinidad negativa de lasuperficiehidrogenada. Impurezas y dopantes son, a menudo, incorporadas en el enrejado. Las más comunes son boro (que dan un color azul, diamante semiconductor con un nivel aceptable, 0.37-eV por encima de la banda de conducción) y nitrógeno (creando amarillo, diamante aislante con un donador nivel aproximado de 1.7-eV por debajo de la banda de conducción fluida como muchos otros complejos con esto mismo y vacantes enrejadas). Los nodos del carbono material o sitios son también frecuentemente observados en CVD diamante y son generalmente la explicación para el límite grano o defectos extendidos dentro del material. Igualmente cantidades significativas de hidrógeno (100-5000 ppm) han sido reportadas en materiales policristalinos, con la mayoría de los datos experimentales, indicando que esto es en el límite de grano o en los defectos extendidos. Otras especies rastreadas también han sido observadas incluyendo Si, W, Ta, Fe, Ni, y Cr. La nucleación del diamante, etapa temprana en la formación del cristal, ha sido uno de los elementos más estudiados y menos comprendido de este campo. El crecimiento del diamante ha sido demostrado en prácticamente todos los materiales que pueden aguantar el CVD medioambientalmente y temperaturas. Comúnmente usando materiales que incluyen Si, W, Ta, Mo, Ni, Cu, y SiO2 . Generalmente estos materiales son pre-tratados por embetunado, raspados etc., con polvos de diamante, y/o el crecimiento es iniciado con altas concentraciones de carbono, a menudo aparejado con un sustrato eléctrico relativo al plasma. Algunas partículas de diamante a menudo son absorbidas en el sustrato en algunas de esas técnicas, que pueden ayudar al crecimiento nuclear del diamante, pero muchas de otras técnicas no contienen ningún diamante pretratado. En las últimas técnicas, la formación y la vinculación de grupos de carbono de la superficie son críticos, resultado de la competencia del grabado, depósito, o transformación en un enrejado de diamante. Sin embargo las condiciones ideales de nucleación son generalmente bastante diferentes a las condiciones óptimas para el crecimiento de alta calidad. El crecimiento homo y heteroepitaxial también ha sido Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 8 La película de diamante Investigación para ID42A demostrado. El crecimiento homoepitaxial es trivial desde un punto de vista nuclear, pero implica trabajos, tales como, preparación limpia, superficies bien estructuradas anteriores al crecimiento. El crecimiento Heteroepitaxial, altamente orientado, ha sido reportado en monocristales de Si, Sic, c-BN, y Ni, variando los grados de éxito, y usualmente con pre-tratados complejos de la superficie. Costo de la realización tecnológica del deposito de diamante El costo del depósito de CVD-diamante ha decrecido varios órdenes de magnitud de $5,000/carat a menos de $5/carat durante la pasada década. Aunque aquí hay varios factores en la ecuación de costo del depósito, la disminución puede ser principalmente atribuida al dramático incremento en la razón de crecimiento y mejoramiento del uso de energía eficiente, reflejado esto en tres avances: escalando al más alto sistema de depósito, en incremento en el área del sustrato capturado, y una producción creciente de un producto útil. La razón de avance de rangos, de mkilates/h a de los fines del año 1987 a 20 kilates/h a fines de 1997, mientras que la calidad se mantuvo. El rápido crecimiento en razón de deposito entre 1992 y 1995 puede ser atribuida a las importantes contribuciones de Butler y Woodin, Harris, Coltrin y Dandy, y Angus. Ellos aportaron, sustancialmente, para el entendimiento de la fase de gas y la química superficial, nucleación, incorporación de defecto, y la dependencia de la temperatura del proceso CVD de diamante. Además los trabajos de calor y transporte de masa para el substrato que fue tratado minuciosamente por Goodwin, Butler y Goodwin, produciendo una regla de escalada útil, que denota la razón de depósito y entalpia del gas, asegurando la calidad. Aunque calidad es un término que no tiene una referencia absoluta, pero es una aplicación específica, el punto esencial de la regla escalada desarrollada por Goodwin es esta razón de crecimiento incrementado con poder (entalpia), y que el modelo sirve como una llave para el camino de reducción de costos en la tecnología del diamante CVD. Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 9 La película de diamante Investigación para ID42A 2.2. Desarrollo reciente. El carbono en forma de diamante es el material de los sueños, y la imagen del diamante evoca, en el hombre, profundas y poderosas emociones. Continuando con la exitosa síntesis del diamante por métodos de alta presión en los años 50, el sorprendente desarrollo de la síntesis del diamante (film), de baja presión en los años 70 y 80 engendró casi inmediatamente, grandes expectativas de utilidad. Las muchas propiedades notables del diamante debido en parte por ser un material atómicamente denso en el universo (dureza, conductividad termal, coeficiente de fricción, transparencia, etc.) podría por último ser usado en una multitud de aplicaciones prácticas, esto fue comprendido tempranamente, desarrollando grandes áreas como láminas de diamante de cristal para la fabricación a alta temperatura, extremadamente rápido, principalmente circuitos integrados, que llevan a una revolución en tecnología computacional. Se creó una conmoción en la comunidad CVD, investigadores del diamante, agencias consolidadas, y las compañías industriales vieron una temprana expectativa para muchas de las metas que se habían previsto: Herramientas, óptico, canoas de cabotaje resistente a la corrosión, despliegues del tablero plano; manejo termal para los componentes electrónicos, etc. La proyección del mercado de la película de diamante, fueron apuntadas para el año 2000 en los mil millones de dólares. Las esperanzas fueron arrojadas cuando estas optimistas predicciones tomaron rumbo contra los enormes problemas científicos y técnicos, que tuvieron que ser superados por aquellos que se involucraron para aprovechar completamente el potencial del diamante. Esta experiencia no es nueva para la comunidad científica. Uno sólo necesita observar las esperanzas que se tenía en el poder nuclear barato, en el Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 10 La película de diamante Investigación para ID42A alambre de superconductibidad a alta temperatura conseguible en ferreterías, para comprender que el retrazo entre los descubrimientos científicos y sus aplicaciones a gran escala puede ser muy largo. La película de diamante, de hecho, está usándose hoy en aplicaciones comerciales. El mercado está creciendo y continuarán haciéndolo tanto como la ciencia de CVD. Así la síntesis del diamante se puede entender mejor, particularmente con respecto al control de la microestructura de la película. La síntesis del diamante a baja presión ha atraído a un grupo grande y distinguido de científicos que han discutido este trabajo en conferencias periódicas dedicadas a este campo, o comprometidos con aspectos de más amplio interés (también se han consagrado documentos o libros a este tema). Sin embargo examinando la historia del desarrollo de las ideas y conceptos fundamentales de la síntesis bajo presión del diamante revela que ese progreso ha sido de hecho muy duramente ganado. El fruto que nos espera en la forma de utilización actual de las películas del diamante en una mirada de importantes aplicaciones, es cierto que para entender una vida más profunda en los fenómenos fascinantes asociados con el diamante CVD. Empezando los años 80 en la síntesis de diamante se aprecia que las partículas de diamante de microtamaño fueron informadas por un grupo de filamentos calientes y una mágica receta de hidrocarburos de hidrógeno. Ahora cerca de fines de los años 90, la ciencia básica del crecimiento del diamante CVD se entiende, se han desarrollado diversos plasmas y las técnicas termales para la deposición de varios milímetros de películas de policristalino espeso sobre “12 pulgadas” de diámetro. Muchas compañías están comercializando un amplio rango de productos, y el costo de depósito ha crecido por sobre los tres órdenes de magnitud. La teoría proporciona el entendimiento para mejorar este arte y puede agregarle valor a alguno de los distintos niveles. En el más alto nivel, modelando la potencia para proporcionar un sustituto para experimentar, especialmente cuando la información es necesaria acerca del comportamiento en condiciones extremas. Cuando el fenómeno es muy rápido o muy complejo, la teoría puede ser usada para interpretar experimentos limitados. En un nivel más modesto, modelos cuantitativos simples pueden ilustrar los muchos procesos que ocurren durante el crecimiento de la película. Las teorías mesoscópicas, especialmente combinado con el acercamiento macroscópico, como la teoría elástica, Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 11 La película de diamante Investigación para ID42A pueden identificar las rutas para un mejor perfeccionamiento. La toría efectiva media, un aproximamiento mesoscópicoha sido para analizar las propiedades ópticas de los cristales de diamantes y pequeños cristales de grafito. Otras teorías del mesoscopico podrían usarse para entender los efectos de las barreras termales intercristalinas. Se consideran que los ejemplos selectos de acercamientos teóricos del crecimiento de la película, nucleación, y propiedades de la película, y examinan sus vínculos para experimentar. Se nota también el papel crítico de la nucleación del diamante, al mando del centro de la microestructura de la película, y el efecto de procesos de la superficie en el hábito de crecimiento y superficie de las propiedades electrónicas. La nucleción y el crecimiento de la película del diamante nanocristalino de los plasmas hidrógeno-pobres es discutido. El descubrimiento y después la producción a gran escala del fullerenes mantuvo conveniente la oportunidad de crecimiento del diamante de un plasma de gas inerte que contiene el carbono y cantidades pequeñas de hidrógeno. La diferencia más notable en las películas crecidas de plasmas del argón hidrógeno-pobre comparados con los convencionales plasmas de hidrógeno-rico es el nanocrystallinity se comparó con la miroestructura mas reciente,el cual consiste en cristalinos micraclasificado según el tamaño que normalmente despliega su morfología columnar. La extensa caracterización se ha llevado a cabo en las películas del nanocrystalline para hacer cierto que esa fase-pura del diamante incluso está crecido en las concentraciones de hidrógeno muy bajas. La prueba tribological muestra que las películas del nanocrystalline son duras, tienen coeficientes bajos de fricción, y despliega propiedades de uso excelentes. Las películas están continuas en el espesor de 200 – 300 nm, medida por palmos en un rango potencial ancho similar al diamante del borondoped los electrodos electroquímicos, y emiten electrones al encendido de bajo voltaje. Los cristalitos al azar orientados son 3-5 nm en tamaño, -3% del carbono están en bordes de grano.Uno podría esperar que debido al enlace rígido del diamante -incluso distorsiones de la rigidez relativamente pequeñas son energéticamente muy costosos y producen un cambio al tipo sp2 local uniéndolo favorablemente. Esto debe traducirse en las estructuras de bordes de grano considerablemente más pedidas en diamante que en Si, el resultado que es sin embargo que muchos átomos de carbono podrían solo coordinarse triplemente. El alto grado de desorden estructural en el Si, principalmente cuádruple-coordinado es reemplazado a través de desorden de rigidez-coordinación en el diamante del nanocristalino Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 12 La película de diamante principalmente triple-coordinado Investigación para ID42A Como las rígidas fluctuaciones balancean en los bordes de grano cristalino del silicio, átomos de C triplemente-coordinados en diamante puede esperarse que los bordes de grano sean eléctricamente y ópticamente activos. Es más por contraste con el silicio, los electrones en sp2 -garantizado, como grafito de ambientes locales pueden por lo menos en principio esperar que fuera bastante móvil con tal de que los tres carbonos coordinados son situados espacialmente conectados entre ellos mismos. Por contraste con Si, el diamante del nanocristalino tiene el potencial para llegar a ser eléctricamente conductivo. Las motivaciones para esta creciente actividad son las probables aplicaciones en la microelectrónica en vacío, que es, dispositivos de emisión fabricados por modernas tecnologías microelectrónicas. Los expertos esperan que la combinación de las ventajas físicas de dispositivos de emisión con el progreso tecnológico en microelectrónico estado sólido produjera el desarrollo de una completa nueva generación de dispositivos electrónicos de alto rendimiento, entre ellos los despliegues del tablero llanos (flatpanel) y tubos miniatura de microonda. Al dirigirse a los requerimientos de alta frecuencia crecientes de sistemas de telecomunicaciones inalámbrica, es requerida con una alta velocidad acústica. El diamante tiene la velocidad acústica más alta de cualquier material conocida, facilitando el uso de los transductores interdigitalizados metálicos con tamaños característicos que pueden ser usados en técnicas convencionales de fotolitografía. En efecto en el rango 23 GHz como tamaños característicos puede ser cerca de un micrón por diamante. A los aproximadamente 3 GHz y por encima, el espaciamiento de los electrodos para otros posibles materiales tal como el litio niobate o el cuarzo son prohibidamente pequeños con técnicas actuales. Esto es un emocionante rol para los planes diamante de alta frecuencia. Las reacciones típicamente electroquímicas suponen transferencia de electrón entre un electro y una especie química disuelta en la interfase electrodo-sólido / electrolito- liquido. Tres amplias clases de aplicaciones en electroquímica pueden ser identificadas como resultado: (1) síntesis , la cual en una potencial aplicación es usado para ocasionar una deseada oxidación química, o una reacción reductora (reducción); (2) Análisis en la cual el potencial actual característico de un electrodo puede ser usado para determinar el tipo y concentración de una especie; (3) Poder generador. Estos Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 13 La película de diamante Investigación para ID42A amplios tipos de aplicaciones requieren estabilidad, conductividad, químicamente fuerte, y electrodos económicos. Los electrodos de diamante fabricados por CVD proporcionan electroquímicos con un tipo de electrodo carbono totalmente nuevo, esto reune esos requerimientos para un amplio registro de aplicaciones. Las propiedades electroquímicas del diamante que lo hace único material electrodo y que lo distingue del carbono electrodo convencional. Se focaliza en 4 propiedades de la película de diamante como resultado: Dureza (constantes elásticas), conductibilidad termal, transparencia óptica y frecuencias de rayos x del espectro electromagnético, y características de semiconductiblidad que serán comercializadas en un futuro, y con un largo tiempo tomarán ventaja de la comercialización. 3. El Proceso CVD. La deposición química desde el vapor, como su nombre lo indica, implica una reacción química en la fase gaseosa y que ocurre sobre una superficie sólida, lo que causa la deposición sobre aquella superficie. Todas las técnicas de CVD para producir diamante requieren de una cantidad de moléculas en estado gaseoso que contengan carbono para que activen la reacción. Esto generalmente requiere de una activación térmica (por ejemplo con un filamento caliente), con plasma (DC, RF o microondas) o a través del uso de una llama (de oxiacetileno o antorcha de plasma). La figura 1 ilustra dos de los métodos experimentales más populares y entrega indicaciones de las condiciones típicas de operación. Fig1: Ejemplos de dos tipos de reactores CVD a baja presión. (a) Reactor de filamento caliente, (b) Reactor mejorado de plasma de microondas. Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 14 La película de diamante Investigación para ID42A Las películas resultantes son policristalinas con una morfología que es sensible a condiciones de crecimiento precisas. Tasas de crecimiento para los distintos procesos de deposición varían considerablemente y es común encontrar que tasas de crecimiento mayores pueden ser alcanzadas tan solo a expensas de una pérdida de calidad en la película. Aquí, la calidad es un concepto subjetivo. Se utiliza para implicar algunas medidas de factores como la razón entre el carbón sp3 (diamante) y el sp2 enlazado (grafito) en la muestra, la composición (por ej. el contenido de C-C versus enlaces C-H) y la cristalinidad. En general, los métodos de combustión depositan el diamante a altas tasas (típicamente 100-1000 m/hr respectivamente), pero comúnmente sólo sobre áreas muy localizadas, pequeñas y sobre las cuales no se puede controlar el proceso, lo que lleva a una película de baja calidad. En contraste, los métodos de plasma y de filamento caliente tienen tasas de crecimiento más bajas (0,1 – 10 m/hr.), pero producen películas de alta calidad. Uno de los grandes desafíos que enfrentan los investigadores de los métodos CVD es incrementar las tasas de crecimiento a tasas económicamente viables (cientos de m/hr e incluso mm/hr) sin comprometer la calidad de la película. Se ha avanzado usando reactores de deposición de microondas ya que se ha encontrado que la tasa de deposición se comporta en forma aproximadamente lineal con relación a la potencia de las microondas. Actualmente, rangos típicos de potencia para un reactor de microondas están cercanos a los 5 kW, pero la siguiente generación de esos reactores tendrá rangos de potencia de entre 50 y 80 kW. Esto entrega una tasa de deposición más realista, pero obviamente a un mayor costo. Termodinámicamente, el grafito, no el diamante, es la forma estable de carbón sólido a presión y temperatura ambiente. El hecho de que las películas de diamante puedan ser producidas mediante técnicas CVD está íntimamente ligado a la presencia de átomos de hidrógeno, los que son generados como resultado de la activación del gas, ya sea térmicamente o por un bombardeo de electrones. Se cree que éstos átomos de hidrógeno juegan una serie de roles cruciales en el proceso CVD porque: Aguantan las reacciones donde el H se abstrae con moléculas de hidrocarburo estable en fase gaseosa, produciendo especies que contienen radicales de carbón altamente reactivos. Esto es importante puesto que las moléculas estables de hidrocarburo no reaccionan para producir un crecimiento del carbón. Los radicales reactivos, especialmente el metil (CH3) pueden difundirse en la superficie del Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 15 La película de diamante Investigación para ID42A sustrato y reaccionar, formando las uniones C-C necesarias para propagar la red del diamante. Los átomos de hidrógeno terminan con las oscilaciones de las uniones de carbón en la superficie de crecimiento del diamante y previenen de un entrecruzamiento, que lleve a la reconstrucción de una superficie como la del grafito. El hidrógeno atómico graba tanto al diamante como al grafito, pero bajo condiciones típicas de CVD, la tasa de crecimiento del diamante excede la de grabado mientras que en la de otros tipos de carbón (como el grafito) la conversión sí funciona. Se cree que esto es la base para la deposición preferencial del diamante en lugar de grafito. Un problema importante que está recibiendo mucha atención es el mecanismo de crecimiento heteroepitaxial, que corresponde a la primera etapa en la cual el diamante nuclea sobre un sustrato que no es diamante. Varios estudios han mostrado que la preabrasión de los sustratos que no son diamante reduce el tiempo de inducción para la nucleación y aumenta la densidad de los sitios de nucleación. El paso siguiente es mejoradar las tasas de crecimiento ya que la formación de una película de diamante contínuo es escencialmente un proceso de cristalinización, precedido de una nucleación y seguido por un crecimiento tridimensional de los distintos microcristales hasta el punto en que se coalicionan. El proceso de abrasión usualmente se realiza puliendo el sustrato con un arenilla abrasiva, comunmente polvo de diamante (partículas cuyo tamaño varía entre 0,1 y 10 mm), agitada ya sea en forma mecánica o ultrasónica. Cualquiera sea el método de abrasión usado, la necesidad de corroer la superficie de una forma tan poco delicada puede llevar a que el uso del diamante CVD se vea seriamente trabado en aplicaciones tales como la industria de la electrónica, donde la geometría de los circuitos son normalmente de una escala submicrónica. Esta preocupación ha llevado las investigaciones a buscar métodos de mejoramiento de la nucleación, tales como bombardeo. Normalmente esto se realiza en un reactor de deposición de microondas, simplemente a través de agregar un potencial negativo de unos cuantos cientos de volts al sustrato, lo que permite que los iones (i) dañen la superficie, (ii) se implanten en la red y (iii) formen una entrecapa carbónica. Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 16 La película de diamante Investigación para ID42A 3.1. Teoría y Práctica. Los diamantes a principios de los 80, presentaban dos desafíos diferentes. La primera era, como esta forma de diamante podía ser explotada técnicamente. La segunda, como esta generación de diamante de equilibrio podía ser entendida, y ese entendimiento usado en maximizar su uso. Se discutirán las teorías y el modelamiento, se mostrará como han contribuido a la interrealción de la ciencia y la tecnología. Vamos a considerar ejemplos seleccionados de aproximaciones teóricas al crecimientois de películas, nucleación, propiedades de películas y examinaremos su unión al experimento. Consideraremos el típico rol de la nucleación del diamante central para el control de la microestructura de la película y el rol de los procesos superficiales en los hábitos de crecimiento de las propiedades electrónicas de la superficie. 3.2. Diamantes CVD La Deposición Química de Vapor de capas de diamante cristalino, explota la descomposición de los gases. Usualmente, debido a una activación tanto térmica como exitación de plasma para dar especio a carbono reactivo e hidrógeno atómico. Durante el principio de los 90, el foco estaba en el almacenamiento de hidrógeno, conteniendo 1 ó 2% de metano hidrocarburoso. La mayor cantidad de expresiones parciales de hidrocarburo tienden a incrementar la fracción no diamántica en la capa. Como sustrato de temperaturas desde 700 a 1000 grados de exceso de la fase gaseosa del carbono, se condensa como película, los rangos de crecimiento son: 0,1 – 1,0 m/h (aproximadamente una monocapa por segundo). La composición del gas varía para buscar mayores rangos de depositación o menores temperaturas de crecimiento sin comprometer la calidad de la película. Las principales aproximaciones incluyen el agragar mezclas basadas en oxigeno, CO2 y CO; halógenos como el fluor y el cloro, gases nobles como el argón y el neón. Muchos de los datos experimentales de la química del crecimiento del diamante cristalino, pueden ser racionalizadas en la importancia del diagrama de composición de Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 17 La película de diamante Investigación para ID42A C-H-O. El diagrama relaciona la composición de la acumulación de C-H-O con la observación de la depositación o falta de ésta, carbones, diamantes o no diamantes. Un resultado impactante es que la síntesis de diamante en baja presión sólo ocurre dentro de un específico campo de composición de gas sin relación con el método de crecimiento CVD. Hay maneras simples de entender las principales características de esta curva bachman. Primero, la termodinámica de equilibrio en fase gas, pueden ser modelados por ejemplo usando los datos de Chemkin para el sistema H/C. En el lugar de reactores en diamante CVD validan esta aproximación y verifican que sin importar los gases particulares iniciales, la descomposición activada de C-H-O generan especies gaseosas similares. La conclusión es que el equilibrio temodinámico de fase gaseosa determina el dominio de la formación de diamante aún cuando el transporte de estos precursores de la fase gas al sustrato que está siendo enfriado, está gobernado por la temodinámica de no equilibrio. Esto en cambio, explica por qué el proceso en la superficie de la película de diamante determina la naturaleza de la película depositada. 3.3. Procesos a tasas fenomenológicas Suponiendo que las primeras etapas de crecimiento han dado microcristales de diamante, a medida que el crecimiento continúa, ¿cómo evolucionarán sus formas? Un factor importante tiene que ver simplemente con las tasas de crecimiento relativas en superficies diferentes. Los modelos estadísticos más simples imitan bien las tendencias características en la morfología observada, usando formas de partida representativa y un parámetro que describe la relación de las tasas de crecimiento en los planos (111) y (100). 3.4. Reacciones de superficie: Un amplio marco de trabajo Muchas de las ideas importantes están incluidas en un modelo fonomenológico reciente que contiene cuatro procesos: (1) la remoción de un hidrógeno adherido para generar un sitio vacante; (2) la adhesión de material carbónico; (3) la remoción de este Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 18 La película de diamante Investigación para ID42A depósito, manejado por hidrógeno atómico; o (4) el procesamiento del material depositado en el diamante ordenado, nuevamente manejado por el hidrógeno. La cuarta etapa parametriza especialmente lo que debe ser una serie complicada de reacciones de abstracción de hidrógeno y formaciones de ligaciones de carbono. Concentrándose en estos procesos, dentro de un esquema numérico simple, es posible determinar la dependencia de la tasa de crecimiento de la película sobre los flujos relativos del hidrogeno atómico y el material carbónico en la superficie. Puede construirse la región de crecimiento del diamante en la gráfica C-H-O para este modelo y se parece mucho a la gráfica experimental. 3.5. Monte Carlo Atomístico Se esperaría que el crecimiento ocurriera en un cierto número de pasos básicos, los cuales pueden ocurrir de una manera aleatoria. Un paso podría crear una ligazón colgante en la superficie, otro podría agregar un radical libre particular para esa ligazón. Podríamos construir una biblioteca de dichos pasos básicos, observando el costo de energía y cualquier demanda especial como obstáculos estériles. El modelamiento comienza desde algún ordenamiento de átomos asumido. Se selecciona un paso al azar, tal vez, medido debido a la conocida química de gas. El paso es evaluado como sigue: Si la energía es favorable, es seleccionado; si la energía es desfavorable, es aceptado como una probabilidad dependiente de la temperatura. Lo que se logra es un examen del comportamiento de desequilibrio en la superficie y guía en cuanto a cómo se desarrolla la aspereza. El enfoque va más allá de las ecuaciones de tasas. 3.6. Dinámica Molecular La dinámica molecular ve en detalle estos pasos de procesos individuales. Los movimientos nucleares son manejados por la dinámica Newtoniana. Los aspectos electrónicos son tratados en diferentes niveles. Muchos usan potenciales interatómicos que contienen cierta cantidad de información empírica; las formas más avanzadas de dinámica molecular autoconsistente usan en cambio la química cuántica. La dinámica molecular puede usarse como entrada a los métodos de Monte Carlo - para examinar reconstrucciones de superficie, los efectos de diferentes hidrocarburos en las caras del diamante, la naturaleza de las especies absorbidas, y algunas características de la Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 19 La película de diamante Investigación para ID42A difusión de superficie o migración. Un asunto vital en la dinámica molecular es la precisión. Parte de la energía clave es muy pequeña (teniendo cuidado con la diferencia de energía muy pequeña entre diamante y grafito), y las tasas dependen exponencialmente de estas energía y de las entropías correspondientes. 3.7. Modelos Atomísticos a Escala Completa Estos enfoques son normalmente estáticos, aunque los átomos pueden ser relajados para las posiciones de equilibrio. Normalmente las energías son energías internas termodinámicas, y los enfoques pueden incluir supuestos limitadores en cuanto a correlación, energías de deformación, y otros factores. Dichos supuestos pueden evitarse. Gran parte de la discusión que se basa en métodos de "principios a priori" involucran significativas aproximaciones de trabajo y deben ser consideradas de manera crítica. 3.8. Nucleación del Diamante La nulceación de una nueva fase involucra un balance entre energía a granel por átomo y las energías interfaciales o superficiales del núcleo. Las superficies del diamante tienen energías altas, y el parámetro de reticulado pequeño inhibe la nucleación aleatoria o epitaxial sobre substratos no diamantes aparte del nitruro bórico cúbico. Los primeros estudios sobre el crecimiento del diamante en substratos Si mostraron nucleación esparcida, con densidades del orden de 104 cm2. Se requieren densidades más altas para formar películas coherentes. Se pueden lograr densidades de sitio de nucleación más altas (107 - 108 cm-2) usando los defectos creados por abrasión mecánica con arenilla de diamante. Sin embargo, las densidades más grandes (1010 1012 cm-2) pueden lograrse si el substrato es polarizado eléctricamente por algunos minutos en una descarga de hidrocarburo - hidrógeno (típicamente 3% de metano en hidrogeno). Los voltajes de polarización óptimos están en el rango de -70 a -300 V relativos a la descarga de modo que el substrato sea el cátodo. Este mecanismo de "nucleación ampliado por polarización" es efectivo incluso en simples superficies de cristal de modo que el crecimiento orientado heteropitaxialmente es factible sobre substratos tales como Si y SiC. Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 20 La película de diamante Investigación para ID42A La nucleación requiere la formación, a menudo mediante fluctuación térmica, de un grupo de diamantes con más de un número crítico de carbonos ligados por sp3 tipo diamante; los grupos más pequeños son inestables. Presumiblemente el bombardeo de iones ampliado por polarización crea núcleos críticos ya sea en los sitios de defecto de superficie o justo debajo de la superficie. El aspecto más intensamente estudiado sobre la nulceación de diamante es el hecho de que el efecto de ampliación por polarización se debe a la subplantación: La penetración de especies carbónicas iónicas debajo de la superficie crea una región de alta densidad donde las tensiones intensas reordenan las ligazones de carbón, excluyen el hidrógeno, y forman núcleos de diamante. Las presiones localmente altas podrían incluso llevar el material a una región estable de diamante del diagrama fase de carbón. No es fácil demostrar tal reordenamiento de ligazón mediante simulación. Durante un período típico de incubación de nucleación , es necesaria la creación de un núcleo mediante el mero impacto de un ion en 1.000 para explicar la tasa de formación observada; la nucleación de diamante inducida por subplantación es un evento raro y puede que sea difícil de recrear en una simulación atomística detallada por computador, especialmente si también participan electrones de desequilibrio. Resulta más directo estudiar la dinámica de la fase de gas de los iones acelerados hacia la película mediante el campo de polarización eléctrica. Una reciente simulación de Monte Carlo ha caracterizado el comportamiento bajo un rango de condiciones de proceso, tales como voltaje de polarización y temperatura de fase de gas. Los iones golpean la superficie con energías mucho más bajas que la que uno podría esperar de la magnitud del voltaje de polarización debido a la dispersión de especies neutras más numerosas. Típicamente una polarización de -275 V entrega una energía media de iones de CH4 de 50 eV. El trabajo posterior ha examinado cómo los átomos en este rango de energía penetran la superficie de los materiales típicos de película, usando simulaciones dinámicas moleculares que se basan en campos de fuerza obtenidos de la mecánica cuántica. Los resultados para los átomos C (neutros) de energías 15 - 75 eV incidentes en la superficie del diamante terminado por hidrógeno (111) mostró que los proyectiles permanecían en la superficie cuando el punto del impacto yacía directamente en la parte superior de un átomo de superficie. Si el impacto estaba en una región más abierta de la estructura, el átomo penetraba hasta un máximo de cuatro capas de carbono en la estructura. Parecía que se necesitaba un umbral de 28 eV para penetración bajo la Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 21 La película de diamante Investigación para ID42A superficie. El impacto está acompañado por calentamiento y daño en cascada con desplazamiento de muchos átomos desde sus posiciones iniciales. Muchos piensan que la nucleación de diamante ocurre en el superficie del substrato, más bien que dentro de éste. Probablemente sí existe un mecanismo de superficie ya que la nucleación y el crecimiento hetereopitaxial subsecuente ocurre lentamente sobre superficies de silicona pulidas en espejo en la ausencia de polarización. Algunos sostienen que incluso bajo polarización, la nuclación ocurre en la superficie, y que la corriente de iones controla los procesos de superficie, más que los efectos de subplantación. Un estudio reciente examina la formación de grupos de carbones ligados por diamante en superficies hidrogenadas Si (111), Los grupos son construidos por varias reacciones por adición de metilo y acetileno, combinados con abstracciones de hidrógeno. Las energías libres de las reacciones se estiman usando un modelo de mecánica molecular, en el cual los potenciales interatómicos representan las energías de estiramiento, doblado y torsión de la ligazón. Algunas rutas parecen improbables debido a que los pasos claves involucran reacciones endotérmicas. Las rutas que involucran C2H2 parecen ser menos favorecidas que las rutas que se basan en la adición de CH3. El monitoreo del cambio en energía libre en cada esquema indica un grupo de diamante de tamaño crítico de aproximadamente 5 - 8 átomos de carbono, ordenados en grupos compactos ligados con sp3 en la superficie de Si. La necesidad de que ocurran especies apropiadas en las posiciones correctas en la superficie sugiere que la formación de grupos podría ser lenta, a pesar del cambio de energía libre favorable. Este enfoque es bueno para rechazar rutas desfavorables, aunque las rutas más favorables podrían, por supuesto, involucrar especies y reacciones no consideradas en el esquema de reacción. 3.9. Superficies La superficie del diamante afecta las propiedades del diamante tales como conducción de superficie, coeficiente de fricción, y afinidad de electrones negativa. Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 22 La película de diamante Investigación para ID42A 3.10. Absorbentes de Superficie y Conductividad de Superficie Capas de alta conductividad eléctrica pueden formarse en las superficies del diamante, las cuales son influenciadas por los absorbentes de superficie. Tanto las películas de diamante hidrogenadas suavizadas en B y no suavizadas exhiben altas concentraciones de perforación (aproximadamente 1018 cm-3 a 297 K) que varían poco entre 120 K y 400 K y con una baja movilidad Hall a temperatura ambiente de 30 cm2/Vs. Por contraste, las superficies suavizadas en B oxidadas muestran una movilidad Hall de uno o dos órdenes de mayor magnitud. Estos resultados experimentales sugieren la existencia de aceptores bajos inducidos por hidrógeno en la región superficial de las películas de diamante como depósitos. 3.11. Hidrógeno absorbido: Fricción y Desgaste La dinámica molecular puede ilustrar muchos aspectos de los fenómenos interfaciales. Los estudios ofrecen una explicación natural de la observación experimental en cuanto a que las superficies de diamante hidrogenadas tienen coeficientes de fricción excepcionalmente bajos. Mediante la fricción elástica se establece un límite más bajo. Cuando falta hidrogeno, puede ocurrir la ligazón de las superficies, lo cual eleva substancialmente la fricción. 3.12. Emisión de Electrones desde Diamante Policristalino El experimento ha mostrado que el diamante puede tener una afinidad de electrones baja, o incluso negativa. La emisión de electrones ocurre fácilmente y con corrientes que son marcadamente altas, incluso en campos bajos. Aún existe duda en cuanto a los detalles del mecanismo. Dado la baja afinidad de los electrones, la inyección de electrones desde el substrato de metal al diamante es el paso limitador. Varios trabajadores han analizados el rendimiento usando modelos de banda, y sugieren un role para los defectos tales como los sitios vacantes. Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 23 La película de diamante Investigación para ID42A 4. La Industria de las Películas de Diamante. La resistencia de las películas de diamante también las hace ideales como recubrimiento para descansos y partes de motores, aunque actualmente el costo de hacer tal recubrimiento es demasiado grande para que permita su uso extenso. La película de diamante CVD tiende a tener mas bien una superficie rugosa porque tiene una naturaleza policristalina, pero los métodos químicos de grabado han sido desarrollados para pulirlas a un estado suave. Estos usan metales fundidos para disolver el diamante, redondeando los bordes afilados de los cristales minúsculos. Las películas de diamante tienen un excelente uso resistente, no solo por su dureza sino también por su alta conductividad térmica, esto permite que se disipe del calor generado por fricción antes de que pueda dañar la película. 4.1. Hacia el Chip de Carbón La industria de las comunicaciones esta presionando la velocidad de la microelectrónica de silicio a sus límites, la fotónica remplaza la electrónica en la demanda por velocidad pero las películas de diamante dan a la electrónica la oportunidad de dar un golpe para suplantar el silicio con su similar, el carbón. De acuerdo a K.V. Ravi de la compañía Lockheed en Palo Alto, California, la promesa del crecimiento de la película de diamante CVD se sostenga en la electrónica lo hace pontencialmente la más revolucionaria de las aplicaciones de este material. Se puede preguntar por qué el diamante, el paradigma de un material aislante, debería ser conciderado para uso en semiconductores electrónicos. El diamante puro tiene un espacio entre las bandas cinco veces más grande que el del silicio, tal que los electrones de valencia no pueden ser térmicamente excitados a la banda de conducción a temperatura ambiente. Esto es porque el diamante puro es un excelente aislante. Sin embargo la conductividad del silicio puede ser aumentada al agregar átomos dopados que proveen más portadores de carga, así también el diamante puede ser fabricado como semiconductor por dopaje. Los átomos de boro por ejemplo suministrarán agujeros en la banda de valencia (dopaje tipo p). El boro está junto al carbono en la tabla periódica, y también los dos átomos tienen tamaños muy similares, significando que un átomo de Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 24 La película de diamante Investigación para ID42A boro se fija concordablemente en la red cristalina del diamante. En teoría el dopaje con fósforo, el cual suministra electrones a la banda de conducción (dopaje tipo n), sería también posible como lo es para el silicio; pero los átomos de fósforo son más grandes que los átomos de carbono, tal que le es extremadamente difícil obtener cualquier cantidad significativa de fósforo dentro de la red cristalina. Otros dopajes tipo n, más pequeños, han sido ensayados tales como el nitrógeno y el litio, pero con éxitos limitados, así la mayoría de los estudios de los diamantes semiconductores han sido focalizados con el dopaje tipo p con boro. Generalmente los dopajes de átomos son incorporados en la película de diamante CVD, para incluir boro en el vapor rico en carbón. También es posible inyectar iones de boro en las películas pre-formadas disparándoles en el material a alta velocidad, un método llamado implantación iónica, pero esta aproximación de fuerza bruta puede dañar la película. Las concentraciones de alto dopaje son necesarias para alcanzar una conductividad útil, porque pocos portadores de carga (agujeros) son creados por átomos de boro en diamantes dopados. Esto se debe a que en estos niveles de energía, de los átomos dopantes, ligan mejor sobre el tope de la banda de valencia en el diamante que en el silicio, así los electrones necesitan mas energía para alcanzarlo; a la temperatura ambiente pocos electrones de valencia pueden acceder un por ciento de los niveles de energía de dopaje en el diamante dopado con boro. Por otro lado esto significa que los trabajos de diamante a altas temperaturas mantienen un buen semiconductor hasta al menos 500 ºC, mientras la conductividad del silicio no puede ser controlada bajo tales condiciones de calor. Así el diamante presenta perspectivas más atractivas para los dispositivos electrónicos que son requeridos para trabajar a altas temperaturas, en contraste con los dispositivos basados en silicio, lo cual deja de ser efectivo alrededor de los 150 ºC. Los dispositivos hechos de semiconductores de diamante tienen el potencial de trabajar a mayores velocidades que el silicio. Esto es primeramente porque las partículas que transportan carga alrededor de materiales en estado sólido-electrones y agujeros se mueven mucho más rápido en el diamante que en el silicio, haciendo que el diamante que responda más a las señales electrónicas de alta frecuencia. Segundo, el diamante puede soportar más altos voltajes (es decir, altos campos eléctricos) sin desperfectos que el silicio al soportar una descarga, como una chispa eléctrica. En un aparato electrónico de este tipo de desperfecto puede causar que el aparato falle y quizás más aún, ser irreparablemente dañado. El umbral del desperfecto para el diamante ocurre en el Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 25 La película de diamante Investigación para ID42A campo de la resistencia eléctrica alrededor de treinta veces mayor que la del silicio, tal que los aparatos de diamante operarían a voltajes más alto. Equivalentemente (porque el campo eléctrico a través de un material es dado por el voltaje aplicado dividido por el espesor del material), los aparatos de diamante serian mucho más pequeño(y así más rápidos) que los aparatos de silicio operando al mismo voltaje. El potencial del diamante en la electrónica a sido llamado legendario; pero realizar ese potencial es otra cosa. El obstáculo principal de la microelectrónica basado en el diamante es la dificultad de hacer suficientemente películas de espesores de alta calidad, los cristales perfectos deben ser libres de defectos. Porque los defectos por dispersión de los portadores de carga degradan la conductividad eléctrica. Así las películas policritalinas producidas por métodos estándar CVD tienen mas bien propiedades eléctricas pobres aún cuando han sido dopadas. Una aproximación para crear grandes cristales simples de diamante es usar cristales simples pequeños de diamantes naturales como semillas, y simplemente incrementar su tamaño de posición cuidadosamente de un recubrimiento sintético. Porque la película depositada tiene una estructura cristalina que exactamente calza esa del sustrato y no es materia si la nucleación ocurre simultáneamente en varios lugares, el crecimiento de las películas calzara precisamente, y en la misma orientación, donde ellos se encuentren. En efecto la semilla actúa como un templado para guiar la orientación y la estructura de la película depositada. Esta aproximación, llamada crecimiento homoepitaxial, fue pionera por el grupo Deryaguin en los inicios de los 1960. Para lograr esta vía de una mayor área de películas en el cristal simple, sin embargo uno se enfrente al dilema de la gallina y el huevo, un pequeño cristal puede crecer en todas direcciones en uno más grande, pero el templado de una película plana del diamante puede tener la misma área que la película que necesita para crecer. Una solución es usar como el templado un sustrato que no sea diamante con un espacio cristalino interatómico similar a aquel del diamante. Esto es llamado el crecimiento heteroepitaxial. Cristales de níquel y cobre y también de los materiales cerámicos de carburos de silicio, oxido de berilio y nitrato de boro tienen espacios interatómicos que calzan muy cercanamente con el diamante, y todos han sido usados para templar el crecimiento de la película de diamante. Pero aún un pequeño descalce en la separación atómica eventualmente conducirá a la formación de defectos, y esto es en verdad lo que sucede en la mayoría de los casos, las películas heteroepixtaxial tienen demasiados defectos para ser usado en la electrónica. Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 26 La película de diamante Investigación para ID42A Michael Geis del laboratorio Lincoln de MIT y colaboradores han producido una versión tipo " trampa" del crecimiento de la película homoepitaxial en la cual trata de hacer mímica de un perfecto templado de un cristal simple de película de diamante por un rayo de pequeñas semillas de cristales alineados tal que ellos tengan sus cristales planos mirando en la misma dirección. El método es trabajo intensivo, por que requiere aquella una colección de cristalitos de diamante formados por HPHT, primero sorteados para juntar un lote casi uniforme en tamaño y forma. Estos cristalitos son entonces insertados en unos minúsculos espacios grabados en la superficie de una oblea de silicio, permitiéndoles colocar unos cristalitos y líquidos. Una película de diamante CVD es entonces depositada sobre este arreglo de semilla alineadas. Estas películas nunca son cristales perfectos, porque no es posible asegurar absolutamente el alineamiento perfecto de las semillas pero el desalineamiento en los cristales planos de las películas que crecen hacia fuera desde cada semilla cristal es solamente leve y no interfiere demasiado con las propiedades eléctricas. Otra dificultad en fabricar dispositivos electrónicos basados en diamante es de poner en moda las películas de diamantes en las estructuras del dispositivo, porque el diamante es mucho más resistente al grabado que el silicio. Los nuevos métodos de grabado han ido, por lo tanto, desarrollando películas de diamante patrones, por ejemplo, usando plasmas altamente reactivas o el gas dióxido de nitrógeno como el agente de grabados. Así ¿ que ha ido alcanzando el diamante en la microelectrónica?. La mayoría de los dispositivos prototipos fabricados hasta hoy han sido transistores, en particular aquello conocidos como metal-óxido-semiconductor, transistores de efecto de campo - efecto- MOSFET, el tipo más conocido de interruptor de dispositivo en computadores modernos. Estos dispositivos son, como el mismo que los sandwiches sugeridos en que una capa semiconductora liga por debajo una capa de oxido aislante, la cual liga por debajo un contacto metálico llamada la puerta. El diamante dopado (generalmente boro dopado p) es usado como el semiconductor, y la capa de oxido es dióxido de silicio. MOSFET basado sobre diamante puede mostrar comportamientos mejores que aquellos basados sobre el silicio, porque en el último caso los portadores de carga tienden a acumular en la interfase entre el silicio y la capa de dióxido de silicio cuando una puerta de voltaje es aplicada, y este escudo de los portadores de carga Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 27 La película de diamante Investigación para ID42A dentro de la capa semiconductora de los efectos del campo aplicado. El diamante MOSFETS no sufre de este problema. Todo los transistores hechos basados en diamante, sin embargo, han sido estrictamente prototipos de laboratorio, porque ellos han usado generalmente crecimiento homoepitaxialmente sobre sustrato de diamante natural en la película de diamante CVD. Esto es muy poco práctico para aplicaciones comerciales, desde que esto se hizo no tiene sentido contemplar fabricar un computador sobre una base de diamante puro. El problema del crecimiento heteroepitaxial de cristales simples sobre sustratos no diamantados, tendrá que ser resuelto antes que la electrónica del diamante logre ser una realidad. Por otro lado algunos de los investigadores se han concentrado justo en explorar que puede encontrarse electrónicamente usando los suministro las películas de diamante CVD. Esto también puede ser dopando al proveer portadores de carga móvil, pero porque de los muchos defectos presente la movilidad del portador es mucho más pequeña, típicamente por un factor de 16 ó 20, que aquel de las películas del cristal simple. Sin embargo algunos dispositivos han sido creados aún de este, relativamente, material semiconductor pobre, incluyendo diodos y transistores efecto campo. 4.2. Regreso al tubo de vacío Las películas de diamante pueden también encontrar mas bien un nicho diferente en la electrónica, uno relacionado más cercanamente a la tecnología pasada de moda de los tubos de vacío que a la tecnología moderna de los transistores. En un diodo de tubo de vacío pasado de moda, un filamento de metal en una cámara de vacío es calentado por una corriente eléctrica a temperaturas de sobre mil grados celsius. A tales temperaturas el filamento emite electrones. Cuando el filamento esta dando una carga negativa (haciéndolo un cátodo) y un separador de placa "colectora " colocada muy cerca esta dando una carga positiva (haciéndolo un ánodo), los electrones pasan a través del vacío desde el cátodo al ánodo. Así una corriente eléctrica puede fluir desde el cátodo emisor al ánodo, pero no viceversa. El dispositivo es una clase de válvula en un sentido para electrones: un diodo. Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 28 La película de diamante Investigación para ID42A El diamante tiene una propiedad inusual, de hacer posible el emitir electrones dentro de un espacio libre sin ser calentado. Esto es porque el diamante tiene una afinidad electrónica negativa, significando que el fondo de la banda de conducción es más alta en energía que la energía en el vacío, la energía de un electrón libre en el espacio. Así los electrones colocados en la banda de conducción (por ejemplo; por un dopaje tipo n) pueden bajar su energía simplemente por poner pasos dentro del espacio. La mayoría de los metales tienen una afinidad electrónica positiva, la cual significa que su banda de conducción yace bajo la energía del vacío; entonces, los electrones de conducción pueden hacer el salto solamente cuando son térmicamente excitados a la energía del vacío. Algunos semiconductores tales como silicio y arsénico de galio, pueden ser, dado una afinidad electrónica negativa al recubrirlos con cesio, pero esto es de limitado uso práctico por que el metal cesio es también reactivo y la cantidad más minúscula de aire o humedad destruye el desempeño rápidamente. Porque el diamante no necesita ser calentado para emitir electrones, ello eleva el prospecto de hacer diodos cátodo frío , análogo a los tubos de vacío pero (por virtud de los métodos modernos de microfabricación) sobre una escala mucho menor. Tales dispositivos pueden últimamente ser incorporados en circuitos integrados, donde ellos ofrecerían comportamientos más rápidos que los dispositivos de estados solidos porque los portadores de carga viajan a través de un vacío mas bien que a través de un material solido. Los dispositivos serian también más resistente al daño de radiación inducida, esto introduce defectos en las estructuras convencionales del estado solido, que dispersan los portadores de carga. El primer diodo de cátodo frío de diamante fue fabricado por Michael Geis en 1991, quien usó el diamante dopado tipo p. Geis avizora una nueva microelectrónica basada en tales dispositivos, los cuales potencialmente podrían ofrecer procesamiento de información a más altas velocidades más aún que los transistores basados en diamante. La emisión de electrones desde cátodos pueden también ser explotadas en dispositivos de pantalla (desplegados), mas famosamente en los tubos de rayos catódicos de televisores, por aceleramiento de los electrones en un campo eléctrico y disparando el rayo resultante sobre un material fosforescente, el cual brilla en respuesta. Cátodos frío de diamante están ahora siendo investigados para uso en dispositivos de pantallas fosfóricas, los cuales pueden algún día competir con los diodos emisores de luz y pantallas de cristal liquido. Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 29 La película de diamante Investigación para ID42A 5. Aplicaciones 5.1. Manejo térmico. El diamante natural tiene una conductividad térmica alrededor de cuatro veces superior a la del cobre y es un aislante térmico. Por estos motivos no debería causar mayor sorpresa saber que el diamante CVD está siendo publicitado como sumidero térmico para diodos láser y para pequeños circuitos integrados de microondas. La extrapolación natural de este uso en la fabricación de circuitos debería ser la operación a alta velocidad ya que los dispositivos activos montados sobre diamante se pueden colocar más apegados sin que exista sobrecalentamiento. También se puede esperar que mejore la seguridad y confianza ya que para un dispositivo dado, las temperaturas de las uniones serán menores cuando se monte sobre diamante. 5.2. Herramientas de corte. El diamante CVD también ha encontrado aplicaciones como abrasivo y como protección en insertos de herramientas de corte. Brocas de taladro protegidas por diamante y otras herramientas están disponibles para utilizarse en metales no ferrosos, plásticos y materiales compuestos. Pruebas iniciales indican que las herramientas protegidas por diamante tienen una mayor duración, cortan más rápido y entregan una mejor terminación que aquellas máquinas que se usan hasta el momento. 5.3. Capas resistentes al desgaste: En las dos aplicaciones anteriores, el diamante CVD desempeña una labor que puede ser perfectamente desarrollada por el diamante natural si es que no se toman en cuenta los factores económicos. Sin embargo, en el mercado hay muchas otras aplicaciones donde el diamante CVD ofrece oportunidades completamente nuevas. Las coberturas de protección resistentes al desgaste es uno de estos usos. La capacidad de proteger piezas mecánicas con una cobertura ultra resistente en componentes, como por ejemplo cajas de cambio, transmisión y motores, puede permitir un gran incremento en su vida aun con poca lubricación. Vale la pena recalcar la frase “no ferroso” pues se refiere a uno de los mayores retos en la tecnología de aplicación de películas de diamante, tanto como cobertura como fino abrasivo. En cualquier aplicación donde la fricción es importante, la herramienta con Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 30 La película de diamante Investigación para ID42A capa de diamante se calentará, y en el caso de materiales ferrosos (ya sea la herramienta o la pieza sobre la que se trabaja) la capa de diamante finalmente reaccionará con el hierro y se disolverá. 5.4. Optica. Debido a sus propiedades ópticas, se está comenzando a encontrar usos para el diamante en componentes ópticos, particularmente como capa protectora de dispositivos infrarrojos en ambientes abrasivos. La mayor parte de las ventanas IR en uso están hechas de materiales como ZnS, ZnSe y Ge, los cuales tienen excelentes características de transmisión de IR, pero tienen la desventaja de que son frágiles y se dañan fácilmente. Una delgada capa de diamante CVD puede entregar la solución, aun cuando es más probable que las ventanas IR del futuro sean hechas de una lámina de diamante que se haga crecer a un espesor de unos cuantos mm usando técnicas que mejoren la tasa de crecimiento. Sin embargo, un aspecto que se debe tomar en consideración al usar películas de diamante CVD para óptica, es la llanura de la superficie ya que las asperezas causan atenuación y dispersión de la señal IR, con una consecuente pérdida en la calidad de imagen. He aquí la importancia en lograr películas que sean lo más lisas posibles. 5.5 Dispositivos electrónicos. La posibilidad de dopar diamante y así cambiar sus características de aislante a semiconductor abre un nuevo mundo de usos potenciales en la electrónica. Sin embargo, hay un importante número de problemas que deben ser resueltos si se desea obtener circuitos electrónicos basados en diamante. Entre estos, el principal es el hecho de que las películas de diamante CVD son policristalinas y por lo tanto tienen bordes de grano, bordes gemelos, fallas de apilamiento y otros defectos, todos los cuales reducen la vida y movilidad de los portadores electrónicos. Se han hecho demostraciones de dispositivos activos usando crecimiento homoepitaxial sobre sustratos de diamante natural y sintético pero, a la fecha, no se han podido corroborar informes de crecimiento heteroepitaxial de diamante sobre sustratos no diamantosos. Esto continua siendo un factor limitante en el desarrollo de dispositivos de diamante. Sin embargo, los efectos de los límites de grano y defectos sobre los portadores electrónicos en la mejor de las películas de diamante policristalino siguen siendo inciertos por lo que claramente no se puede aventurar el futuro del diamante en este aspecto. Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 31 La película de diamante Investigación para ID42A Otro problema que entorpece el uso de diamante en electrónica es la dificultad para efectuar el dopaje de tipo n. El dopaje tipo p es relativamente simple ya que basta con la adición de un pequeño porcentaje de B2H6 a la mezcla gaseosa del proceso CVD para incorporar B a la red cristalina. Sin embargo, el alto empaquetamiento y la rigidez de la red del diamante hace que el dopaje con átomos de mayor tamaño que el C sea muy difícil. Esto significa que los dopantes que comúnmente se usan para crear un dopaje tipo n en el Si, como P o As, no pueden ser usados fácilmente con el diamante por lo que se está investigando el uso de dopantes alternativos como el Li. Otro aspecto que debe ser superado para producir dispositivos con diamante es la capacidad de grabar las geometrías necesarias sobre las películas de diamante, las que pueden ser de dimensiones de micrones, e incluso menos. Se puede usar el grabado en seco con plasmas de O2 (gas ionizado), pero la tasa de grabado es baja y el procedimiento de enmascarar complejo. Métodos alternativos para imprimir incluyen el uso de erosión con láser o nucleación selectiva. Hay muchas variantes para este último proceso, pero todas involucran el enmascarar algunas áreas del sustrato para permitir que el diamante crezca sólo en algunas regiones. El esquema típico de un proceso corresponde a cubrir un sustrato de Si con una delgada capa de SiO2 la que entonces es grabada usando fotolitografía común y grabado en seco para exponer áreas de Si. La oblea entonces se desgasta en forma ultrasónica y la capa oxidada se retira en HF. Luego de esto el diamante CVD se hace crecer nucleando preferentemente en las zonas de Si desgastado por sobre aquellas áreas que no fueron desgastadas por estar bajo la mascara. A pesar de estas dificultades, los dispositivos basados en diamante están comenzando a aparecer poco a poco. Dispositivos de efecto piezoeléctrico, detectores de radiaciones, e incluso los primeros transistores de efecto campo se han informado recientemente, con la intención de que algunos de los más simples estén disponibles comercialmente en el corto plazo. Una aplicación potencial que está causando un gran interés es la idea de usar diamante como emisor de electrones desde placas planas, los que, al chocar contra una pantalla de fósforo, emitirían luz. Las propiedades electrónicas del diamante son tales que cuando estando en vacío se le aplica un potencial negativo, los electrones de la superficie escapan. Este proceso también es común en la mayoría de los metales, con la diferencia que los electrones deben superar una barrera de energía para escapar de la superficie. En el diamante se ha medido esta barrera y se ha encontrado que es muy pequeña, tal vez incluso negativa, y esto ha dado pie al término “afinidad electrónica negativa”. En la práctica, esto significa que los dispositivos Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 32 La película de diamante Investigación para ID42A basados en la emisión de electrones a partir del diamante podrían consumir niveles muy bajos de energía y por lo tanto ser muy eficientes. Los electrones emitidos desde la superficie se aceleran usando una grilla (enrejado) de potencial positivo y luego golpean sobre un material receptor. El material donde golpean determina el tipo de dispositivo que se ha producido. Si es una pantalla fotosensible, una luz será emitida y tendremos la base para producir una pantalla plana. Cada diamante o grupo de diamantes de cristal que emiten electrones puede ser un pixel de la pantalla. A diferencia de su competidor más cercano (pantalla de cristal líquido), la pantalla de diamante de emisión catódica fría daría un gran brillo, tendría un ángulo de visión mayor y lo más importante, se podrían tener pantallas de gran tamaño. En forma alternativa, si el material receptor es un conductor capaz de recolectar la corriente, el aparato emisor podría ser la base de un interruptor ultra rápido, lo que permitiría computadores más rápidos que los actuales. 5.6. Materiales compuestos. Otro desarrollo interesante en tecnología de diamante es posibilidad de depositar diamante CVD sobre la superficie de alambres de metal o fibras no metálicas. Se ha encontrado que la resistencia de estas fibras recubiertas es similar a la del diamante, lo que las hace increíblemente duras para su peso. Si las tasas de crecimiento pueden ser elevadas a niveles económicamente rentables, la fibra recubiertas por diamante puede encontrar usos como agente reforzante en compuestos de matriz metálica, permitiendo elaborar estructuras más resistentes, duras y livianas, por ejemplo, para aplicaciones aeroespaciales. Más aun, si con algún método químico se extrae ya sea el alambre o la fibra una vez que han sido recubiertos por el diamante, se puede obtener un tubo o fibras huecas de diamante. Ambas poseen aplicaciones potenciales para reforzar compuestos inteligentes ya que el interior hueco puede proveer conductos para sellantes, congelantes o sensores que pueden colocarse para reforzar la estructura. Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 33 La película de diamante Investigación para ID42A 6. Conclusiones. La mayor parte de los esfuerzos de investigación científica relacionada con tecnologías de diamante CVD se han concentrado en los últimos diez años. Estos esfuerzos de investigación han llevado a que las aplicaciones más obvias del diamante, tales como herramientas de corte y sumideros térmicos ya hayan alcanzado el mercado. Dada la alta tasa de progreso, no debería pasar mucho tiempo antes de que esta tecnología comience a tener un impacto significativo en muchas áreas de la vida moderna. Sin embargo, varios temas deben ser resueltos antes de que esto suceda. Es necesario aumentar las tasas de crecimiento de las películas (por uno o más ordenes de magnitud) sin que ésta pierda calidad. Las temperaturas de deposición deben ser reducidas por varios cientos de grados permitiendo que materiales con bajo punto de fusión puedan ser cubiertos. Esto llevaría a que se incremente el número de sustratos sobre los cuales se puede depositar una capa de diamante. Se requiere de una mejor comprensión del proceso de nucleación, lo que es de esperar que lleve a la eliminación de un paso de pre-abrasión, que en la actualidad es deficientemente controlado. Se necesita aumentar el tamaño de las áreas de sustrato, nuevamente, sin perder uniformidad o calidad en la película. Para aplicaciones electrónicas se requieren en forma urgente películas de diamante monocristalinos en conjunto con técnicas confiables para imprimir patrones y doparlas (tipo n y p). El control de las propiedades mecánicas es lejos mejor que el de las propiedades electrónicas donde la suavización explotable y la heteroepitaxis aún son evasivas. Las oportunidades para explorar las películas de diamante continúan impresionando a los trabajadores en el campo, aunque los desafíos son igualmente impresionantes. La experiencia a partir de la teoría y de extensivos experimentos hace más creíble el hecho que se puedan crear películas de alta calidad de manera eficiente. En el presente se está desarrollando una gran cantidad de trabajo en todo el mundo para resolver estos temas y se está progresando día a día. De continuar así, el futuro del diamante CVD será “brillante”. Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 34 La película de diamante Investigación para ID42A 7. Bibliografía Página de Centronics dedicada a los diamantes: http://www.centronic.co.uk/diamond/main.htm Artículo de prensa: “Wear-resistant diamond coating created by Sandia scientists”, Sandia Laboratories. http://www.eurekalert.org/releases/snl-wrdccbssts.html “CVD Diamond - a new Technology for the Future?”, Paul W. May. http://www.chm.bris.ac.uk/pt/diamond/end.htm “Self-Lubricating, Wear-Resistant Diamond Films Developed for Use in Vacuum Environment”, Nancy Amman. http://www.lerc.nasa.gov/WWW/RT1995/5000/5140mi.htm “Synthetic Diamond Film Applications”, Fiona Anderson http://academic.csubak.edu/~hulpke/Tech/number48.html Material proporcionado por el profesor Mauricio Pilleux, que se incluye como anexo. Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 35 La película de diamante Investigación para ID42A 8. Anexos: Autores: Carlos Araya, Enzo Cruces, Ignacio aque, Luis Olivero, Nelson Rodriguez 36