3．6  金纳米粒子修饰硼掺杂金刚石薄膜电极电化学检测葡萄糖 17

结  论 21

致  谢 22

参 考 文 献 23

1  绪论

1．1  硼掺杂金刚石薄膜的结构

金刚石，是自然界中最硬的物质，由纯碳组成，是典型的原子晶体。其结构是正四面体，每个碳原子通过sp3C-C键与其他碳原子间形成共价键，结构图如1.1所示，没有多余的价电子，结构致密稳定，因此有很大的强度、硬度以及非常高的熔点，在工业上广泛的用作切削、研磨等工具。

图1.1金刚石的结构

硼掺杂金刚石顾名思义就是向金刚石里面掺硼，即用硼原子取代金刚石晶体中的碳。但这样的处理不会改变金刚石原有的晶体结构，仍呈现出四面体构型。而原子的原子半径比碳原子要小，这样会导致晶格畸变，产生晶体缺陷。但是，由于硼原子尺寸很小，容易移动到缺陷位置进行填补，反而使晶体结构变得更加致密，大大提高了强度。此外，硼的掺入，在晶体中与碳原子形成C-B键，其键能远大于金刚石中的C-C键[1]，因而强度得到进一步的提高。金刚石薄膜经过硼的掺杂后，仍具有良好的机械性能。论文网

1．2 硼掺杂金刚石薄膜的性能及应用

金刚石本身是不导电的，不能直接用作半导体材料进行使用，但是通过硼掺杂之后，就有了良好的导电性能。这是因为硼的掺入，对金刚石形成了p型掺杂，硼原子在金刚石的价带顶充当受主能级，增加了空穴浓度并提高了载流子的迁移速率，硼掺杂金刚石薄膜通过空穴导电，从而增大大加了金刚石的导电能力。硼掺杂的金刚石薄膜呈现P型半导体性质，电阻率可达10-4Ω·cm[2]，不仅有良好的导电性能同时还具备半导体的一些光电性能，并将其制备成薄膜电极，可在物理、化学、生物等领域获得很大的应用前景[3]。

1.2.1 机械性能[4]

硼掺杂金刚石薄膜，结构比金刚石更加致密稳定，其强度、硬度与金刚石相比，有过之而无不及，因而拥有很好的机械性能。硼掺杂金刚石薄膜可以像金刚石薄膜一样用作刀具的涂层，增加刀具的硬度、耐磨性以及延长使用寿命；也可以用作磨粒，用来加工研磨其他硬质材料；以及代替天然金刚石进行作为刀具，加工方式用车，仍然能够达到使加工表面呈现镜面的水平。这些特点可以让硼掺杂金刚石薄膜代替天然金刚石，极大的降低了成本，在模具上已经有了广泛的应用。

1.2.2 光电性能

    硼掺杂金刚石薄膜具有很好的紫外到红外的光学透过性，可以用来作为红外光学装置的窗口保护材料。也可以作为光学增透膜[5]，用在照相机镜头，既可以增强光学透过作用也可以作为镜头保护膜，起到一举两得的作用。硼掺杂金刚石薄膜还具有显著的纵向压敏电阻效应[6]，可以用来制备压力传感器。

1.2.3 电化学性能

硼掺杂金刚石薄膜具有宽电势窗口、低背景电流以及优异的物理化学稳定性，因此拥有很好的电化学特性，制备成电极以后，在各个领域都有广泛应用[3]。

（1）可以用来进行微量有机物质的检测[7]，比如多巴胺，尿酸等，尽管存在干扰物质，仍可以对这些微量有机物进行选择性检测。

（2）因为背景电流小，不需要过大的外加电位，从而不会影响被测物的检测限。并且拥有很好的灵敏度，是用作电化学检测器非常好的材料[8]。