Project R-1506

Metaalbevattende nucleatielagen voor de groei van nanokristallijn diamant (Onderzoek)

Nanokristallijn diamant films kunnen op een zeer grote interesse rekenen, omwille van hun breed toepassingsgebied, gaande van platforms voor nano/microlektromechanische systemen (N/MEMS), gebaseerd op de excellente mechanische en tribologische eigenschappen van diamant, tot SOD (silicium op diamant) als alternatief voor SOI (silicium op isolator) structuren, waarin diamant een interessant alternatief voor SiO2 vormt, met een hoge thermische geleidbaarheid en zeer goede diëlektrische eigenschappen. Een vereiste in al deze toepassingen, is dat grote oppervlakken kunnen bedekt worden met een fasezuivere, extreem uniforme submicron film die gekenmerkt is door een lage oppervlakteruwheid en een uniforme korrelgroottedistributie. Deze vereisten kunnen enkel maar behaald worden, indien een compleet dichte film bestaande uit kleine korrels wordt afgezet. Om dit te kunnen bereiken is een hoge nucleatiedensiteit vereist. In het huidige project zullen we innovatieve benaderingen onderzoeken om diamant nucleatie te bewerkstelligen hetgeen ons moet toelaten uniforme nanokristallijne diamantlagen te groeien op verschillende substraten. Onze strategie zal erin bestaan om insitu diamant nuclei te genereren in een composietlaag (op het substraat af te zetten vóór de diamantgroei) bestaande uit koolstof en een carbidevormend metaal. Gezien het project een interdisciplinaire benadering voorstelt, zal er zeer intensief worden samengewerkt tussen de groepen Anorganische en Fysische Chemie (M.K. Van Bael en A. Hardy) en de materiaalfysica groep ─Materialen met een Brede Bandkloof┌ (K.Haenen) beide deel van het Instituut voor Materiaalonderzoek. De metaalgebaseerde composietlagen zullen volgens verschillende routes worden afgezet vanuit waterige precursoroplossingen met geselecteerde metaalioncomplexen (Dit is de kernexpertise van de groep van M.K. van Bael en A. Hardy). Een hoge koolstofconcentratie in deze lagen moet garant staan voor de in situ generatie van een hoge densiteit aan nucleï. Eens de nucleatielaag afgezet is, wordt via microgolf plasma geassisteerde chemische dampdepositie diamant gegroeid en wordt de nucleatiedensiteit in verband gebracht met het nucleatie- en groeimechanisme (Dit is de kernexpertise van de groep van K. Haenen). Het concept van nucleatie vanuit koolstof in een metaalgebaseerde laag die via waterige oplossingen werd afgezet is nieuw in de internationale literatuur. Bovendien zijn de op deze manier afgezette nucleatielagen veel dunner dan deze die door traditioneel sputteren worden gedeponeerd, waardoor met een kortere incubatie/groeitijd dense en nanokristallijne diamant films kunnen gegroeid worden. Naast nieuwe fundamentele aspecten, zal dit project dus tevens een bijdrage kunnen leveren aan een verbetering van technologieën voor de depositie van nanokristallijn diamant.

01 januari 2009 - 31 januari 2012