Phonon confinement model applied on the Raman spectra of CVD diamond films grown through graphite etching

Abstract

Os filmes de nanodiamante sintetizados em condições experimentais específicas, tais como a concentração de metano, hidrogênio e argônio, e ainda temperatura, possuem um grande número de aplicações, principalmente em eletroquímica, devido a sua condutividade elétrica fortemente influenciada pelo composto transpoliacetileno que traz o dímero C 2 em sua estrutura o qual apresenta ligações do tipo π e a alternância entre os estados ligados e não ligados desta, influencia sobremaneira no valor do GAP do filme. Devido a esta e outras propriedades do nanodiamante caracterizá-los se tornou muito importante. Utilizando a técnica de crescimento por filamento quente e a caracterização por espectroscopia Raman, pode-se avaliar a redução nos tamanhos dos grãos em escala nanométrica com a aplicação do modelo de confinamento de fônons[1], baseado no fato que, num cristal infinito, somente fônons próximos ao centro da zona Brillouin (q≈0) contribuem para o espectro Raman devido a conservação do momento entre os fônons e a luz incidente. Istoé, num cristal finito, fônons podem estar confinados num espaço pelos contornos do cristal ou defeitos. Isto resulta na incerteza do momento, permitindo que fônons com q =0 contribuam com o espectro Raman. O modelo avalia o alargamento do pico em 1332 cm −1 correspondente ao pico do diamante e a identificação do nanocristalé avaliada pelo par de bandas em torno de 1150 cm −1 e 1480 cm −1 , também considerados como característica do composto transpoliacetileno presente nos contornos dos grãos e na superfície dos filmes de diamante nanocristalino. Ainda, pode-se calcular efeitos de tensões induzidas no filme através de um deslocamento observados durante análise comparativa do espectro do modelo e os dados experimentais.[1] Richter, H.; Wang, Z.P.; Ley, L.. The one phonon Raman spectrum in microcrystalline silicon. Solid State Communications, v. 39, p. 625-629, 1981.

Nanodiamond Size from Low-Frequency Acoustic Raman Modes

“…As shown here and also in the previous work, determination of the ND size from the diamond line parameters using the current PCMs for NDs ,,− , might be problematic mainly due to the use of an unsuitable model material such as defective and size-insensitive DND or the occurrence of temperature effects. However, we can take advantage of another part of the Raman spectra, the low-frequency region in the vicinity of the laser/Rayleigh line, where low-frequency acoustic modes are expected for few-nanometer diamond particles.…”