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Previous issue date: 2007-02-27 === Universidade Federal de Minas Gerais === In this work it was investigated some fundamental properties of undoped and Borondoped
(p-type) synthetic diamond films. It was investigated the influence of the cleaning
process on the surface s quality in order to produce better metal-diamond electrical contacts.
Two cleaning processes were used: chemical and physical (thermal treatment). The
Raman spectroscopy was used as a fundamental tool in order to quantify the changes in the
samples surfaces after both treatments. It was observed an increase of the resistivity, and
consequently a decrease of the superficial conductivity. This fact was related to non-diamond
layers remotion being confirmed by current-voltage measurements. These curves show the
Space Charge Limited Currents (SCLC) as the dominant conduction process in the samples
revealing the expected insulator character of the undoped films. It was also investigated
the presence of charge localization effects (due to the presence of deep levels) using the
admittance spectroscopy. It was found two impurity centers with activation energies around
34-74 meV and 340-360 meV. They are related to the activation of non-Boron deep levels
and Boron acceptors, respectively. The most important conclusion in this case is that the
presence of these levels suggests different conduction mechanisms acting on the samples; this
hypothesis was confirmed by temperature dependent resistivity measurements. Moreover, it
was confirmed the hopping process as the dominant conduction mechanism in a large range
of temperatures. Additionally, it was determined the spatial extension of the wave function
associated to the carriers. All these previous data on the transport mechanisms in diamond
films have motivated the development of a device which was primarily designed to be used
as a temperature sensor. Characteristics such as sensibility, resolution and time response
were well determined. The device presented a reliable behavior and good reproducibility
even under influence of external parameters like light and magnetic fields. === Neste trabalho foram investigadas experimentalmente algumas propriedades fundamentais para a caracterização elétrica de filmes de diamante sintéticos não dopados e dopados com Boro (tipo-p). Estudou-se a influência dos processos de limpeza na qualidade da superfície dos filmes de diamante para a fabricação de bons contatos elétricos metal-diamante, através de dois processos de limpeza: químico e físico (tratamento térmico). A espectroscopia Raman foi usada como uma ferramenta fundamental para quantificar as alterações ocorridas na superfície das amostras após os processos de limpeza. Observou-se o aumento considerável da resistividade e, conseqüentemente, a redução da condutividade superficial, o que está associado à remoção de camadas não-diamante em ambos os processos de limpeza. Os resultados foram confirmados por medidas de corrente-voltagem, apontando o processo Space Charge Limited Currents (SCLC) como predominante nas amostras estudadas. Desta forma, evidencia-se o caráter isolante dos filmes, característica esperada para filmes não dopados. Foi também investigada a presença de efeitos ligado à localização de cargas (devido à presença de níveis profundos) usando a espectroscopia de admitância. Observou-se dois centros de impurezas com energias 34-74 meV e 340-360 meV, relacionadas à ativação de níveis profundos não-Boro e à ativação do Boro aceitador, respectivamente. A presença destas duas energias de ativação sugere fortemente que diferentes mecanismos de condução estão atuando nas amostras, o que se confirmou com a análise das medidas de resistividade em função da temperatura. Tais medidas apontam o mecanismo hopping como o processo de condução dominante em um grande intervalo de temperatura. Neste caso, um parâmetro fundamental como a extensão da função de onda que descreve os portadores foi determinada. O prévio conhecimento sobre os mecanismos de transporte em filmes de diamante motivou o desenvolvimento de um dispositivo que pode ser usado como sensor de temperatura. Calculou-se a sensibilidade, resolução e tempo de resposta, características que se mostraram confiáveis e com boa reprodutibilidade mesmo em ambientes sujeitos a excitações externas como luz e campo magnético.
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