专利名称：金刚石微电极的制作方法
技术领域：
本发明涉及微电极以及传感器和其它包含所述微电极及传感器的电化学装置。
背景技术：
制备用于电化学感应的微电极是已知的。在导电电极材料上设置非导电层，并暴露小面积导电材料，所述小面积导电材料可以与有待检测的流体接触。早前典型的导电材料为金属，但是最近开始使用硼掺杂的金刚石。例如，P Rychen等人公开了将Si3N4或类似的非导电材料层涂覆至硼掺杂的金刚石表面，并随后在其中蚀刻出孔，从而暴露下方的金刚石(电化学协会论文集，卷2001-23，第97-107页)。JP2009-128041公开了三维金刚石微电极阵列。WO 2005/012894A1公开了 一种微电极，其中导电金刚石的插脚或突出部分至少部分通过非导电金刚石层延伸，从而在微电极的分析表面上提供导电接点。WO2005/017514A1讨论了在用于监控比如与井眼相关的那些流体特性的传感器中类似微电极的应用。尽管这种金刚石微电极是有效和可靠的，但其制造是昂贵的，需要生长导电和非导电的两种金刚石层，这需要专业的制造商。因此，现存在对具有弹性和可靠性、并且更易于生产及成本低廉的金刚石微电极的需求。
发明内容
根据本发明，提供了一种具有分析表面的微电极，所述分析表面包括一个或多个由电绝缘的类金刚石碳材料包围的导电金刚石材料区域，所述类金刚石碳材料具有(a)低于导电金刚石材料硬度的硬度，和(b)至少 IxlO9Ohmcm 的电阻率，并且所述微电极设置有用于将一个或多个区域电连接至外部电路的连接装置。根据本发明生产的微电极具有以下优势，即:由于类金刚石碳材料很好地附着至金刚石材料并具有很相似的物理性能(比如热膨胀系数)，因此这种微电极很稳定并具有弹性。其比现有的微电极，比如在WO 2005/012894中所述的那些更易于生产且成本更低廉，因为类金刚石碳比较容易沉积并且不需要那种专业设备和条件。而且，金刚石和类金刚石碳都是生物相容的，因此可以被用于人体内的检测应用中。本发明的微电极利用了电绝缘的类金刚石碳材料。该材料最近已被开发，并且可以根据制造其所用的具体处理条件而被制成为具有不同范围的物理性能，参见例如Brunei大学完成的研究，www.etcbrunel.c0.uk/research_files/DLC.htm。金刚石为晶体材料，其中碳原子为四面体排列并且由SP3键相互结合。另一方面，类金刚石碳材料包含四面体SP3键合碳原子和石墨Sp2键合碳原子两者，其不显示长程有序性并且可含有很大量的氢原子。其可以被沉积为薄膜涂层，该薄膜涂层具有致密、惰性、低摩擦和耐磨的有用性能。
迄今为止，类金刚石碳材料一般被用作金刚石的竞争材料而开发其类金刚石性能，因此其可以被用作用于某些用途的金刚石的替代品。另一方面，在本发明中，发明人利用了这两种材料的性能，出人意料地将金刚石和类金刚石碳结合在一起，以生产新产品。为了本发明的目的，类金刚石碳材料应具有小于导电金刚石硬度的硬度。金刚石一般具有约85至IOOGPa的维氏硬度(根据定义，即摩氏硬度计量为10的硬度)。用于本发明中的类金刚石碳材料一般可具有20至SOGPa的硬度。当制造微电极的方法将包括如下面所讨论的研磨步骤时，类金刚石碳一般可具有60GPa或更低的硬度。例如，其可以具有导电金刚石硬度的0.75倍的硬度或更小的硬度，可选地在0.55和0.65倍之间，可选地小于或等于0.6倍。电绝缘的类金刚石碳材料将具有至少IxIO9Ohmcm的电阻率。实际上，电阻率可以比这更高，例如其可以至少为lxl0lclohmcm,可选地至少为IxlO11Ohmcm或甚至大于IxlO12Ohmcm0本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的微电极应用中所选用的具体的电绝缘的类金刚石碳材料将为一种具有比如将耐用性与易于制造性相结合的物理性能的材料。一般地，电绝缘的类金刚石碳材料可具有2.0至2.7g/cm3、可选地2.2至2.6g/cm3、可选地
2.3至2.5g/cm3范围的密度。已报道的天然金刚石的密度在3.15至3.53g/cm3的范围内，且一般约为3.5g/cm3,而以合成方式生产的导电金刚石的密度可能在3.5g/cm3的区域内。类金刚石碳材料的其中一个有用性能为:当其被沉积在导电金刚石材料上时，在两种材料之间形成很强的键结。这意味着包括该层的微电极在使用期间具有很小的分层趋势。而且，在类金刚石碳材料开始氧化之前，该键结在高达400°C的温度下保持稳定。导电金刚石材料可以是掺杂金刚石，例如硼掺杂金刚石，或者掺杂有提供导电性的另一种元素的金刚石，比如掺杂磷的金刚石。导电金刚石材料可以是天然导电金刚石，但实际上可能是通过常用的已知工艺，比如高压高温工艺或化学气相沉积工艺生长的合成金刚石。导电金刚石材料可以是要么多晶要么单晶的金刚石材料。可以使用化学气相沉积来生长掺杂的单晶金刚石，该掺杂的单晶金刚石具有渗透大块材料的高度可控的导电性，因此当期望使用具有该性能的金刚石材料时，掺杂的单晶金刚石是一个合适的来源。用于生产导电金刚石的其它方法包括通过离子注入掺杂。本发明中所用的导电金刚石材料例如可以具有小于lxl03ohmcm、可选地小于lOohmcm、可选地为1hmcm或更小的电阻率。一般地，其将具有在0.05至1hmcm的范围内的电阻率。电化学中使用的微电极利用浸入流体中时测得的电流和电压之间的关系来表示流体的特性。该流体可以为液体或气体，并且一般为溶液。根据不同的应用，例如当溶液的成分发生变化时，电流或电压中的一个可以是固定的而容许另一个参数发生变化。可选地，溶液可以是固定的，电流或电压中的一个可以在一个取值范围内以及其他以时间-电流、时间-电压或电压-电流的绘图(例如周期伏安图)形式被记录的参数的响应中变化。电化学测量可以是定性或比对的，或其可以为定量的。定量测量一般需要系统服从于数学模型。在这两种情况下，期望系统中的信噪比被最大化，并且可以期望从系统中提取出尽可能多的信息，参见Feeney R和Kounaves SP, “微制造的超微电极阵列:在环境分析中的开发、进展和应用”，电解分析2000，12，第9号，第677-684页。这些目标可以通过使用小的电极接点而极好地获得。
根据本发明的微电极具有分析表面，该分析表面包括一个或多个由电绝缘的类金刚石碳材料包围的导电金刚石材料区域，该电绝缘的类金刚石碳材料提供电极接点。这些可以方便地在分析表面上呈现圆形轮廓，但是可以理解的是，根据制造方法和预期用途，可以使用其它形状。根据近似半球的三维扩散模型，当区域直径很小时，溶液中的物质种类会在所施加电场的作用下朝向所述区域扩散。例如所述区域直径可以在I μ m至200 μ m的范围内，一般地，所述区域的直径可以在10 μ m至50 μ m、可选地15 μ m至30 μ m的范围内。
根据本发明的最简单的分析表面将只包括一个导电金刚石材料区域。然而，为了增加信噪比，可以期望的是使用具有两个或更多由电绝缘的类金刚石碳包围的导电金刚石材料区域的分析表面，从而提供两个或更多的电极接点。各导电金刚石材料区域将在远离所述分析表面的位置处相互电连接。当如下面所述地通过在导电金刚石材料基底上沉积类金刚石碳材料层而形成微电极时，可以理解的是所述各区域将通过导电金刚石材料基底而电连接在一起。而且，然后该基底可提供用于将所述各区域电连接至外部电路的连接装置。如果需要，分析表面将包括具有三个或更多电极接点的阵列。实际上，该阵列可以包含大量更多的电极接点，这取决于预期的用途。合宜地，每个电极接点可以具有在15μπι至30 μ m范围内的直径，并且以所述电极接点的平均直径的5至15倍的距离与其最靠近的电极接点分开。该几何构形有助于有效的三维扩散模型，且在使用中，每个电极接点被半球形的扩散体积包围。电极接点的阵列可以通过导电金刚石材料基底电连接在一起，该基底用作将所述阵列电连接至外部电路的连接装置。外部电路可以通过各种装置电连接至基底。例如，可在导电基底的暴露表面上提供接触衬垫，可以将单独的导线接合在该衬垫上或者可以将球栅阵列基底焊接至该衬垫上。可选地，可以在暴露表面上提供金属化的层，并且结合是与该层进行的。根据本发明，也可以制造一种微电极，其具有被细分成两个或更多阵列的分析表面，所述阵列相互电分离并适于连接至分离的外部电路。当如下面所述地通过在导电金刚石材料基底上沉积类金刚石碳材料层而形成微电极时，可以通过导电金刚石材料基底的合适的几何构形来配置电分离。例如可以从下方在导电材料的基底上切割出槽，从而将其分成两个电分尚部分，每个电分尚部分含有电连接的电极接点的阵列。然后，分尚的外部电路可以被连接至这些分离的部分。可以理解的是，通过适当选择电极接点的几何构形以及通过在后部开槽，有可能将微电极细分成任何需要数量的可分别寻址的阵列。可以理解的是，包括任何另外的接合导线和接触衬垫的所述微电极其实可以被暴露于分析中的流体，或者所述结构可以被装配到电极固定器中，比如聚四氟乙烯管中，或通过一些其它的装置包装，以在使用前保护分析表面后方的结构。在第一实施方式中，本发明的微电极包括沉积在导电金刚石材料基底上的电绝缘的类金刚石碳材料层，所述导电金刚石材料基底具有一个或多个穿过所述类金刚石碳材料层而伸出的突出物，从而为所述分析表面提供一个或多个导电金刚石材料区域。在该实施方式中，类金刚石碳层一般可具有在5μηι至10 μ m范围内的厚度。在第二实施方式中，通过沉积在导电金刚石材料基底上的电绝缘的类金刚石碳材料层来提供本发明微电极的分析表面，在所述电绝缘的类金刚石碳材料层中具有孔，所述孔暴露下方的导电材料，从而为分析表面提供一个或多个导电金刚石材料区域。在该实施方式中，类金刚石碳层一般可具有在Ιμπι至3μπι范围内的厚度。在该实施方式中，类金刚石碳材料薄层中的孔暴露下方的导电金刚石材料，使得电极接点略微凹陷到电绝缘层的表面下。为了微电极的最佳性能，该凹陷的深度不应太大，但是当电极接点具有更大的直径时，该凹陷的深度可以更大。例如，电极接点可具有类金刚石碳层厚度的15至20倍的平均直径。一般地，电极接点可具有在15μπι至30μπι范围内的直径。如有需要，可以沉积电绝缘类金刚石碳，使得其包围导电金刚石基底的边缘并使其绝缘，以及在该边缘上提供层。这样有助于确保:当安装在外壳中，例如甚至通过硬焊接头而安装在外壳上时，该导电基底会与其它部分绝缘。本发明的微电极可以并入传感器中，用于检测流体的一种或多种特性。传感器将包括至少一个微电极，该微电极被连接至外部电路，该外部电路适于将来源于微电极的电信号转变成对流体的一种或多种特性的定性或定量测量。
本发明的微电极可以用于测量在各种环境中流体的不同特性。例如，其可适于检测pH，可适于检测是否存在特定化学物质种类，例如硫化氢，或可适于测量流体的电阻率。由于金刚石和类金刚石碳都是生物相容的，因此其可用于测量或检测人体内部的特性。用于微电极的分析表面可以被制成为具有小到20 μ m的直径，特别是如果只需要一个导电金刚石材料区域，并且在这种情况下，微电极可以被安装在可具有Imm的内部直径的医疗探针内，从而被插入人体中以进行测量。对于一些用途，可以期望微电极具有呈现出除导电金刚石之外的、比如像金或钼这样的金属的特定材料的导电区域的分析表面。本领域技术人员会理解，对于本发明，通过首先提供具有导电金刚石材料的分析表面并随后通过电镀将金属涂覆至导电区域，这是可以实现的。根据本发明的微电极可以通过任何合适的方法制成。例如，一种适合于制备根据上述第一实施方式的微电极的方法包括以下步骤:提供导电金刚石材料基底，从该基底的表面上有选择地移除材料，从而留下一个或多个从所述表面伸出的突出物，在所述表面上沉积类金刚石碳材料层，从而覆盖一个或多个从其伸出的突出物，所述类金刚石碳材料具有(a)低于导电金刚石材料硬度的硬度，和(b)至少 IxlO9Ohmcm 的电阻率，然后，研磨所述类金刚石碳材料层的暴露表面，直到暴露至少一个先前覆盖的突出物，由此提供所述微电极的分析表面，所述分析表面包括一个或多个由电绝缘的类金刚石碳材料包围的导电金刚石材料区域。可以通过任何合适的方法可选择地从基底表面上移除导电金刚石材料，比如使用UV激光的激光消融，或使用蚀刻，例如通过比如W02008/090511中所述的氩氯蚀刻。可以通过在真空室内的等离子辅助化学气相沉积来进行类金刚石碳材料的沉积。导电金刚石材料基底被放置在腔内的阴极上，该阴极被电容耦合至射频源。作为碳和氢来源的气体，比如乙炔，被引入腔中并由场进行离化。碳和氢的正离子被吸引至阴极，因此轰击基底并将类金刚石碳沉积于其上。与金刚石的化学气相沉积(其通常在约800°C下发生)不同的是，该过程可在接近室温下发生而不需要加热。通过任何合适的研磨剂，比如金刚石、碳化硅或立方氮化硼，可以进行类金刚石碳材料的研磨。通过选择具有介于金刚石和类金刚石碳材料之间的硬度的研磨剂，可以很容易地移除类金刚石碳材料，但是当研磨剂接触到导电金刚石时，其将不能被有效地磨掉，因此研磨速度将减慢，这为本领域技术人员提供了信号:即已经磨掉了足够多的材料。当电极接点存在于基本平直的表面上时，微电极的操作可以被更容易地模型化。因此，当通过上述方法制备电极时，类金刚石碳层经常会以充分的厚度沉积在导电金刚石材料的起伏的表面上，从而完全填充突出物之间的凹陷部分，使得在研磨暴露突出物后，所产生的分析表面基本上是平坦的。然而，如本领域技术人员会理解的，凹陷部分不必总被完全填充，因为在所完成的分析表面上的一些起伏不会影响微电极的有用操作。根据上述第二实施方式的微电极可以例如通过一种包括以下步骤的方法制备:提供导电金刚石材料基底，在该基底上沉积电绝缘的类金刚石碳材料层，所述类金刚石碳材料具有(a)低于导电金刚石材料硬度的硬度，和(b)至少 IxlO9Ohmcm 的电阻率，然后，有选择地移除材料，从而在所述类金刚石碳材料层中形成一个或多个孔，因此暴露下方的导电金刚石材料，由此提供微电极的分析表面，所述分析表面包括一个或多个由电绝缘的类金刚石碳材料包围的导电金刚石材料区域。在该方法中，可以通过蚀刻、激光消融或任何其它合适的技术可选择地移除电绝缘的类金刚石碳材料。可以通过已知技术进行类金刚石碳材料的蚀刻。例如，可以通过光刻掩模、抗蚀剂掩模或金属掩模进行等离子蚀刻，从而可选择地移除材料，以形成孔，所述掩模可以在蚀刻后移除。可以通过在孔所需的区域表面上直接用激光加工来进行类金刚石碳材料的激光消融。可选地，可以在孔所需的地方以外，将不透激光掩模应用至表面，使得当激光扫描该表面时，激光只能从那些地方移除类金刚石碳材料。在消融步骤后，可从表面上清除任何掩模。方便地，激光可以是UV激光，但是也可使用其它波长的其它光。根据第二实施方式的微电极也可以通过以下步骤制备:提供导电金刚石基底，使用一个或多个阻碍物部分地掩饰该材料的表面，在基底上沉积电绝缘的类金刚石碳材料层，然后移除所述一个或多个阻碍物，以暴露下方的导电金刚石材料。本领域技术人员会理解，因为用于第二实施方式的所述方法不涉及研磨的步骤，所以其也可以用于制备在导电金刚石材料基层上包括任何其它类型的电绝缘材料层的微电极，该电绝缘材料层甚至可以具有等同于导电金刚石材料硬度的硬度，比如电绝缘的金刚石材料。因此，在第三实施方式中，本发明包括一种具有分析表面的微电极，所述分析表面包括一个或多个由电绝缘的金刚石材料包围的导电金刚石材料区域，所述电绝缘的金刚石材料具有IxlO9Ohmcm或更大的电阻率，并且所述微电极设置有用于将一个或多个区域电连接至外部电路的连接装置，其中，通过沉积在导电金刚石材料基底上的电绝缘金刚石材料层来提供所述分析表面，在所述电绝缘金刚石材料层中具有孔，所述孔暴露下方的导电材料，从而为所述分析表面提供一个或多个导电金刚石材料区域。
现在将参考以下附图通过示例的方式对本发明进行描述，其中:图1a至Ic示出了根据本发明第一个实施方式的微电极在其不同制备阶段的截面图；图1d示出了以同样方式制备的另一个微电极的截面图；图2a至2c示出了根据本发明第二实施方式的微电极在其不同制备阶段的截面图；图3a和3b示出了根据本发明的包含四个阵列的微电极的实例的分析表面的生产中的两个阶段的主视图；和图4示出了根据本发明的微电极的另一个实例的分析表面的主视图，其中该微电极合并了参考电极、对-电极和工作电极。
具体实施例方式参考附图，图1a示出了导电金刚石材料的基底10，其中已经可选择地从表面12上移除了材料，从而留下从该表面伸出的三个突出物14。在图1b中示出了相同的基底10，其上已经沉积了电绝缘的类金刚石碳材料层16从而覆盖了突出物14。随后对类金刚石碳材料层的暴露的上表面18进行研磨，以移除材料，并且可以继续研磨直到暴露先前覆盖的突出物14的端部20，如图1c所 示。由此，端部14在分析表面22中提供由电绝缘的类金刚石碳材料16包围的导电金刚石材料区域10。导电基底10提供将所述区域电连接在一起并电连接至外部电路的连接装置。图1d示出了以同样方式制造的微电极，但是其中，在沉积电绝缘材料之前，材料被可选择地移除至导电基底的一个截面24中的较大深度处。例如通过激光切割，通道26也穿过导电基底10而切入该截面24中。这样具有使一些导电区域27与其它区域28分离的效果。可以这样一种方式制备微电极，其中分析表面被细分成两个或更多阵列，所述阵列相互之间是电分离的。被分割的导电基底10的每个部分可以被连接至分离的外部电路。如有需要，在连接至外部电路之前，基底10的底部可以被平坦化以移除不必要的背部堆积。一般地，在处理之前，导电金刚石材料的基底10会具有0.5mm或更小的厚度。然后可以通过蚀刻或激光消融移除材料，以留下具有10 μ m或更大高度、适宜地约50 μ m的突出物14。如果期望在处理期间移除基底10的过多背部堆积，可以将其平坦化至期望的厚度，该厚度可以小到50 μ m (从基底底部测至突出物底部)。图2a示出了具有沉积在顶部并围绕各侧面的电绝缘的类金刚石碳材料薄层32的导电金刚石材料基底30。在该薄层32上放置抗蚀剂掩模34，该抗蚀剂掩模中具有孔36。随后使用蚀刻处理有选择地移除类金刚石碳材料，以在层32中形成相应的孔38，并暴露下方的导电金刚石材料，参见图2b。例如，使用诸如氢氧化钠溶液的抗蚀剂去除剂将抗蚀剂从层32中移除，以留下具有由电绝缘的类金刚石碳材料包围的导电金刚石材料42的略微凹陷区域的分析表面40，参见图2c。图3a示出了导电金刚石材料50基底的主视图，所述基底已被深蚀刻，使得导电金刚石的柱状物52从其向上伸出。圆形通道54已被蚀刻到金刚石材料50的更深处，以包围柱状物52，并且已经通过两个凹槽58将其被分成四等分56，所述凹槽58并未被蚀刻得与圆形通道54 —样深。在沉积了电绝缘类金刚石碳材料层60以覆盖柱状物之后，该层被研磨以暴露电极接点62，如图3b所示。所述结构已从下方被平坦化，直至到达圆形通道54，由此远离周围材料而切割微电极，以留下微电极盘64。随后切出两个凹槽，使其底部处于与以前相同的位置，这具有将四等分电隔离成四个分离的阵列的效果。如期望的，然后这些阵列可以被电连接至分离的电路。一个有助于与阵列的电连接的便利方式为:对导电金刚石材料层的暴露表面进行金属化，然后将导线结合至该金属化的表面。本发明的另一个实施方式如图4所示。在电化学系统中，有时需要将两种或更多类型的电极并入同一微电极中。这些电极的类型可以通过以下举例来区分:例如可以通过施加至其上的电压、通过由其在外部电路中产生的用途或通过电极的几何构形或尺寸。图4示出了微电极72的分析表面70，所述微电极合并了三个电极:参考电极以及通常已知为工作电极的正和负电极(其中一个也可以被称为对-电极)。分析表面70包括:提供参考电极的月牙形导电金刚石材料区域74 ;提供对-电极的第二月牙形导电金刚石材料区域76以及位于由月牙形区域74、76包围的区域内的圆形电极接点阵列78;并且月牙形区域74、76在分析表面下方相互电连接在一起，以提供另一个工作电极。例如通过以与图1d所讨论的类似的方式在导电金刚石材料层中切出通道或凹槽，在分析表面的下方，微电极的几何构形使得三个电极相互电分离。可以理解的是，如有需要，该微电极中的电极接点阵列78也可以进一步被细分成不同的可寻址区域。
权利要求
1.一种微电极，其具有分析表面，所述分析表面包括一个或多个由电绝缘的类金刚石碳材料包围的导电金刚石材料区域，所述类金刚石碳材料具有 Ca)低于导电金刚石材料硬度的硬度，和 (b)至少IxlO9Ohmcm的电阻率， 并且所述微电极设置有用于将一个或多个区域电连接至外部电路的连接装置。
2.如权利要求1所述的微电极，其中，所述导电金刚石材料包括硼掺杂金刚石。
3.如权利要求1或2所述的微电极，其中，所述类金刚石碳材料具有小于或等于导电金刚石材料硬度的0.6倍的硬度。
4.如权利要求1-3中任一项所述的微电极，其中，所述分析表面包括两个或更多个由电绝缘的类金刚石碳包围的导电金刚石材料区域，所述区域在远离所述分析表面的位置处相互电连接。
5.如权利要求1-4中任一项所述的微电极，其中，至少一个所述导电金刚石材料区域具有在15μπι至30μπι的范围内的直径。
6.如权利要求1-5中任一项所述的微电极,其中,所述分析表面包括三个或更多个由电绝缘的类金刚石碳包围的导电金刚石材料区域的阵列，每一所述区域具有在15μπι至30 μ m的范围内的直径并且以所述区域平均直径的5至15倍的距离与其最靠近的区域隔开，并且所述区域在远离 所述分析表面的位置处相互电连接。
7.如权利要求6所述的微电极，其中，所述分析表面被细分成两个或更多个阵列，所述阵列相互电分离并且适于连接至独立的外部电路。
8.如权利要求中1-7中任一项所述的微电极，其包括沉积在导电金刚石材料基底上的电绝缘的类金刚石碳材料层，所述导电金刚石材料基底具有一个或多个穿过所述类金刚石碳材料层而伸出的突出物，从而为所述分析表面提供一个或多个导电金刚石材料区域。
9.如权利要求8所述的微电极，其中，所述类金刚石碳层具有在5μ m至10 μ m的范围内的厚度。
10.如权利要求1-7中任一项所述的微电极，其中，通过沉积在导电金刚石材料基底上的电绝缘的类金刚石碳材料层来提供所述分析表面，所述电绝缘的类金刚石碳材料层中具有孔，所述孔暴露了下方的导电材料，从而为所述分析表面提供一个或多个导电金刚石材料区域。
11.如权利要求10所述的微电极，其中，所述类金刚石碳层具有在Iμ m至3 μ m的范围内的厚度。
12.如权利要求11所述的微电极，其中，所述一个或多个区域具有为所述类金刚石碳层厚度的15至20倍的平均直径。
13.—种传感器，其用于监控一个或多个与流体相关的特性，所述传感器包括至少一个如权利要求1-12中任一项所述的微电极，所述微电极被连接至外部电路，所述外部电路适于将来源于所述微电极的电信号转换成对所述一个或多个特性的定性或定量测量。
14.一种制备微电极的方法，其包括以下步骤: 提供导电金刚石材料基底； 从该基底的表面上有选择地移除材料，从而留下一个或多个从所述表面伸出的突出物；在所述表面上沉积类金刚石碳材料层，从而覆盖所述一个或多个从其伸出的突出物，所述类金刚石碳材料具有 (a)低于导电金刚石材料硬度的硬度，和 (b)至少IxlO9Ohmcm的电阻率， 然后， 研磨所述类金刚石碳材料层的暴露表面，直到露出至少一个先前覆盖的突出物，由此提供所述微电极的分析表面，所述分析表面包括一个或多个由电绝缘的类金刚石碳材料包围的导电金刚石材料区域。
15.一种制备微电极的方法，其包括以下步骤: 提供导电金刚石材料基底； 在该基底上沉积电绝缘的类金刚石碳材料层，所述类金刚石碳材料具有 Ca)低于导电金刚石材料硬度的硬度，和 (b)至少IxlO9Ohmcm的电阻率， 然后， 有选择地移除材料，从而在所述类金刚石碳材料层中形成一个或多个孔，因此暴露下方的导电金刚石材料，由此提供所述微电极的分析表面，所述分析表面包括一个或多个由电绝缘的类金刚石碳材料包围的导电金刚石材料区域。
16.如权利要求15 所述的方法，其中通过蚀刻或激光消融从所述类金刚石碳层中有选择地移除材料。
17.—种具有分析表面的微电极,所述分析表面包括一个或多个由电绝缘的金刚石材料包围的导电金刚石材料区域，所述电绝缘金刚石材料具有IxIO9Ohmcm或更大的电阻率，并且所述微电极设置有用于将一个或多个区域电连接至外部电路的连接装置， 其中通过沉积在导电金刚石材料基底上的电绝缘金刚石材料层来提供所述分析表面，所述电绝缘金刚石材料层中具有孔，所述孔暴露下方的导电材料，从而为所述分析表面提供一个或多个导电金刚石材料区域。
全文摘要
本发明涉及一种用于电化学分析的具有分析表面的微电极，所述分析表面包括一个或多个由电绝缘的类金刚石碳材料包围的导电金刚石材料区域，所述类金刚石碳材料具有(a)低于导电金刚石材料硬度的硬度和(b)至少1x109ohm.cm的电阻率，并且所述微电极设置有用于将所述一个或多个区域电连接至外部电路的连接装置(10)。
文档编号G01N27/403GK103221811SQ201180029788
公开日2013年7月24日 申请日期2011年4月14日 优先权日2010年4月16日
发明者凯文·约翰·奥利弗, 阿纳尔多·加比亚蒂, 斯蒂芬·查尔斯·林恩 申请人:第六元素有限公司