直流电弧等离子体喷射CVD硼掺杂金刚石薄膜的制备及电化学性能研究

作者:张聪聪;戴玮;朱宁;尹振超;吴小国;曲长庆 刊名:人工晶体学报 上传者:朱明忠

【摘要】采用直流电弧等离子体喷射CVD(Chemical Vapor Deposition)法在硅(100)衬底上制备了(111)占优的掺硼金刚石(BDD)薄膜,研究了压强对薄膜生长的影响,在压强为5500 Pa时得到了(100)占优的金刚石薄膜,并用SEM、XRD及拉曼光谱分析了薄膜的表面形貌、晶体结构、薄膜品质。测试结果表明,掺硼金刚石膜具有较好的成膜质量。霍尔测试表明BDD的电阻率为0.0095Ω.cm,载流子浓度为1.1×1020cm-3;研究了BDD薄膜电极在硫酸钠空白底液、铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液和多巴胺溶液中的循环伏安曲线(CVs),发现该金刚石薄膜电极在硫酸钠中具有较宽的电化学窗口(约为4 V)、接近零的背景电流和良好的可逆性,利用BDD电极检测多巴胺溶液,具有明显的氧化还原峰值和较好的稳定性。结果表明利用该方法制备的BDD电极在电化学检测方面具有明显的优势。

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第 41 卷 第 5 期 人 工 晶 体 学 报 Vol. 41 No. 5 2012 年 10 月 JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS October,2012 直流电弧等离子体喷射 CVD 硼掺杂金刚石薄膜的制备及电化学性能研究 张聪聪1,2,戴 玮3,朱 宁1,2,尹振超1,2,吴小国1,2,曲长庆1,2 ( 1. 天津理工大学电子信息工程学院,天津 300384; 2. 天津理工大学天津市薄膜电子与通信器件重点实验室,天津 300384; 3. 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072) 摘要: 采用直流电弧等离子体喷射 CVD( Chemical Vapor Deposition) 法在硅( 100) 衬底上制备了( 111) 占优的掺硼金刚石( BDD) 薄膜,研究了压强对薄膜生长的影响,在压强为5500 Pa 时得到了( 100) 占优的金刚石薄膜,并用 SEM、XRD 及拉曼光谱分析了薄膜的表面形貌、晶体结构、薄膜品质。测试结果表明,掺硼金刚石膜具有较好的成膜质量。霍尔测试表明 BDD 的电阻率为0.0095 Ω·cm,载流子浓度为1.1 ×1020 cm -3; 研究了 BDD 薄膜电极在硫酸钠空白底液、铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液和多巴胺溶液中的循环伏安曲线( CVs) ,发现该金刚石薄膜电极在硫酸钠中具有较宽的电化学窗口( 约为4 V) 、接近零的背景电流和良好的可逆性,利用 BDD 电极检测多巴胺溶液,具有明显的氧化还原峰 值和较好的稳定性。结果表明利用该方法制备的 BDD 电极在电化学检测方面具有明显的优势。 关键词: 直流电弧等离子喷射 CVD; 硼掺杂金刚石( BDD) ; 循环伏安法: 多巴胺 中图分类号: O484 文献标识码: A 文章编号:1000-985X( 2012) 05-1205-06 收稿日期:2012-05-22; 修订日期:2012-06-11 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 50972105) ; 天津市重大科技攻关资助项目( 06YFGZSH00300) 作者简介: 张聪聪( 1987-) ,男,山西省人,硕士研究生。E-mail: zclc621@126. com 通讯作者: 朱 宁,研究员。E-mail: dzxxgch@ eyou. com Electrochemical Properties of Boron Doped Diamond Films Prepared by DC Arc Plasma Jet CVD ZHANG Cong-cong1,2,DAI Wei 3,ZHU Ning1,2,YIN Zhen-chao1,2,WU Xiao-guo1,2,QU Chang-qing1,2 ( 1. School of Electronic Information Engineering,Tianjin University of Technology,Tianjin 300384,China; 2. Tianjin Key Laboratory of Film Electronics & Communication Devices,Tianjin University of Technology,Tianjin 300384,China; 3. College of Precision Instrument and Opto-electronics Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,

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