什么是掺硼金刚石薄膜传感器？

金刚石是一种典型的多功能材料，具有高硬度、高导热性和耐腐蚀性。纯金刚石是绝缘体，金刚石掺入一定量的硼杂质后成为P型半导体，重掺硼后甚至成为导体。硼掺杂浓度的变化直接影响其自身的电学性能。此外，掺硼金刚石(BDD)薄膜在电化学领域也有很大的优势，如低背景电流、宽电位窗口和高电化学稳定性。然而，其电化学性能主要受BDD中硼掺杂浓度的影响。因此，本文采用电子辅助热丝化学气相沉积法(EA-HFCVD)制备BDD薄膜，重点研究了硼含量对BDD薄膜质量和电化学性能的影响。结果表明，当硼源流量从36sccm增加到36sccm时，所有BDD膜的质量如下:金刚石晶粒完整，金刚石晶粒尺寸增大，非金刚石碳含量保持在较低水平，BDD膜保持高结晶度。BDD薄膜的{100}和{111}晶面的拉曼光谱都显示出金刚石的sp~3碳碳键特征峰，峰强度有减小的趋势。当硼源流量达到36sccm时，BDD薄膜表面的硼碳原子比(B/C)达到10000 ppm左右，载流子浓度为6.57×1020cm-3，电导率最佳。从BDD膜的电化学性能分析可以看出，随着硼浓度的增加，BDD膜的电位窗口逐渐减小，在磷酸盐缓冲液(pH 7)中测得的电位窗口较宽，硼流量为3sccm的BDD/Ta电极测得的最大电位窗口为3.88v . BDD/Ta电极的电子转移速率常数和电化学活性面积随着硼浓度的增加而增加。硼源流量为36sccm时，BDD/Ta电极的有效活性表面积为1.31cm~2，电子转移速率常数为2.4×10 ~(-1)cm·s ~(-65438)。通过研究BDD/Ta电极对苯系有机污染物和生物分子的电化学响应，发现BDD/Ta电极对苯酚、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、苯胺、2-氨基苯酚和4-氨基苯酚等含苯环有机分子具有较高的氧化活性。硼源流量为36sccm的BDD/Ta电极对对苯二酚的检测灵敏度为0.316μa·微米~ (-1) cm ~ (-2)，检出限为0.59 μm·M..另外，对多巴胺和褪黑素的检测分析表明，BDD/Ta电极具有较高的检测灵敏度和较强的抗干扰能力，对多巴胺和褪黑素的检测限分别为0.02μM和0.18μM。结果表明，硼源流量在15~36sccm范围内制备的BDD/Ta电极具有快速的电子转移速率、高选择性和对分析物的高灵敏度，适用于电化学传感器，仅通过改变硼含量优化的BDD/Ta电极实现了多目标物质的同时检测。此外，高硼源流量的BDD/Ta电极具有较高的电催化氧化性能，将其用作高级氧化技术的污水处理电极将会有很好的前景。…