Синтез BDD. Рис.1 сканирующая электронная микроскопия BDD Алмазные тонкие пленки могут быть выращены из разбавленных смесей газа углеводорода (например, метана) в водороде, при использовании одного из нескольких энерго-подающих CVD-методов, самыми популярными являются метод горячей нити и сверхвысокочастотного разряда.[3] В этих процессах молекулы углеродосодержащего газа под действием возбуждающей энергии разлагаются на радикалы метила и атомный водород, если используется водороднометановая исходная газовая смесь.
Методы выращивания алмазов главным образом отличаются методами которыми достигнута газовая активация.
Допинг бора достигается смешением содержащего бор газа, к примеру B2H6, с исходными газами. Допант бора добавляется к исходному газу (CH4 на 0.3-1 % в H2), часто в форме диборана (B2H6), при концентрациях, изменяющихся между 1 и 10000 ppm. [2] Атомы бора встраиваются в алмазную структуру, и уровень проводимости зависит от концентрации атомов бора в алмазе: от изолятора до полуметаллической проводимости. [2] Завершение поверхности электродов BDD может быть разнообразным.
У напыленных BDD поверхность закончена водородом с гидрофобным характером; они устойчивы на воздухе без любой очевидной деградации в течение нескольких месяцев. Эти завершенные водородом BDD могут быть окислены, при различных условиях, что приводит к алмазным электродам, завершенным слоем из содержащих кислород функциональных групп, таких как эфир (C-O-C), карбонил (CQO) и поверхностный гидроксил (C-OH) группы.
Поверхностные гидроксильные группы (-ОН) особенно интересны. Есть данные, что данная модификация поверхности BDD ускоряет процесс Fe (CN)6 4/3 окислительно-восстановительных реакций.[4] Проведенные исследования доказали, что углерод находится в sp3-гибридизации, что свидетельствует об алмазной структуре полученного материала. Считается, что алмазная поверхность закончена водородом.
Однако, после того как поверхность подвергается влиянию окружающей среды в алмазных пленках может быть обнаружено небольшое количество кислорода.[2] 3. Загрязнение поверхности Алмаз химически инертен, однако возможен процесс адсорбции молекул различных веществ на поверхности допированного бором алмаза. Присутствие кислорода на алмазной поверхности имеет существенное влияние на химическую активность и электрическую проводимость.[5] Выделяют три наиболее вероятных пути загрязнения поверхности электрода: формирование изолирующей адсорбционной пленки, приводящее к частичному блокированию рабочей зоны электрода, формирование непрерывной пористой пленки, которая замедляет проникновение окислительно-восстановительной пары к поверхности электрода, формирование гладкой проводящей пленки, позволяющей передачу электрона в пленке.
Рис.1 Возможные виды адсорбции. А – частичное формирование изолирующей адсорбционной пленки, В – формирование гладкой проводящей пленки, С – формирование пористой пленки Наиболее вероятно, загрязнение поверхности электрода происходит вследствие процесса формирования тонкой электропроводящей пленки.[5] Для очистки поверхности электрода перед каждым измерением рекомендуется проводить предобработку – окисление адсорбируемых веществ при высоких анодных потенциалах.
Рекомендуется проводить окисление при потенциале 2,4В в буфере KH2PO4 (0,05М рН 7,4) не менее 15 минут для полной очистки рабочей поверхности электрода. [2] 3.4