影响氧终止多晶硼掺杂金刚石电极电化学性能的因素研究

为了生产适用于电分析的多晶氧终止硼掺杂金刚石（BDD）电极（即，最广泛的溶剂窗口，最低的电容电流，稳定且可重复的电流响应，并且能够展示快速的电子转移）用于外球氧化还原偶，必须考虑以下因素。材料中必须包含足够的硼，以使电极表现出金属般的导电性；电测量表明，在B > 10(20) B原子 cm(-3)时实现这一点。尽管BDD的态密度低于金属，但并不需要采用极端掺杂水平来实现快速的异相电子转移（HET）。发现平均B ~ 3 × 10(20) B原子 cm(-3)是最佳值；增加B会导致更高的电容值，并增加非金刚石碳（NDC）掺入的可能性。氢终止导致半导体BDD电极表现出金属般的行为，这是由于氢终止带来的额外表面导电性。因此，除非知道材料的B，否则电极的电气特性可能会被错误解释。请注意，该层（形成在磨平的电极上）在电化学上不稳定，这一效应在提高电位时加剧。在生长期间，必须最小化NDC，因为它会增加电容电流并降低溶剂窗口。我们发现使用强酸清洗、酸循环和金刚石抛光后，NDC的完全去除是不可能的。尽管氢终止可以掩盖溶剂窗口中的NDC特征并降低电容电流，但这并不是改善电分析灵敏度的实际程序。最后，发现对磨平的、无NDC的、自由支撑的BDD电极进行铝氧化物抛光是一种有效的方法，可以产生明确定义、稳定且可重复的表面，支持Fe(CN)6(4-)电解的快速（可逆）HET，这是第一次在氧终止表面报告了这一结果。