JP4513093B2 - Carbon electrode for electrochemical measurement and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、生体、環境、医療、食品などの分析や化学センサを用いた分析に用いて好適な電気化学測定用電極及びその製造方法に関し、フローインジェクション分析装置、高速液体クロマトグラフィー分析装置、キャピラリー電気泳動分析装置等の各種電気化学分析装置の液体フローセルに組み込むか或いは、マイクロ分析チップや化学センサの検出器として使用することにより、高い感度と長時間の安定性を可能にした電気化学測定用電極及びその製造方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrode for electrochemical measurement suitable for analysis of living organisms, environment, medical care, foods, etc. and analysis using a chemical sensor, and a method for producing the same, and relates to a flow injection analysis device, a high performance liquid chromatography analysis device, a capillary. For electrochemical measurement that enables high sensitivity and long-term stability by incorporating it into the liquid flow cell of various electrochemical analyzers such as electrophoretic analyzers or by using it as a detector for microanalytical chips or chemical sensors The present invention relates to an electrode and a manufacturing method thereof.
溶液中での電気化学反応を利用した電気化学測定法は、溶液中の微量重金属の同定や濃度計測、生体中の微量成分の検出に利用されている。この電気化学測定法は、電極を測定対象となる溶液に接触させ、この溶液に電位を印加して該溶液に含まれる測定対象分子に酸化、或いは、還元反応を生じさせ、その結果生じる電流変化を検出する方法であり、使用される電極は、広い電位範囲で電流変化を検出できることや、検出の際にノイズ成分となる充電電流や電気化学的に活性な電極表面に存在する置換基の電気化学反応によって生じる電流の影響を抑えて測定できることが重要である。この検出可能な電位範囲(電位窓)は、電極の材質、溶媒、支持電解質などによってことなる。一方、電極のノイズ成分は、電極の材質と構造や表面積などにより変化する。電気化学測定に用いる電極材料としては、金、白金、銀等の貴金属材料、水銀、ニッケルなどの金属材料の他、二酸化スズ、酸化インジウムなどの半導体材料、結晶性カーボン、カーボンファイバー、グラッシーカーボンなどの各種炭素材料が使用される。中でも炭素材料は、耐食性が高く、酸化還元側ともに比較的広い電位窓を有するために幅広い電位での物質検出が可能等の特徴を有することから、高速液体クロマトグラフィーの様に多くの分析対象分子を同時に分離検出する装置の検出用電極として最も広く利用されている。 An electrochemical measurement method using an electrochemical reaction in a solution is used for identifying a trace heavy metal in a solution, measuring a concentration, and detecting a trace component in a living body. In this electrochemical measurement method, an electrode is brought into contact with a solution to be measured, and an electric potential is applied to the solution to cause an oxidation or reduction reaction in the molecule to be measured contained in the solution, resulting in a change in current. The electrode used is capable of detecting current changes in a wide potential range, charging current that becomes a noise component during detection, and the electric charge of substituents present on the electrochemically active electrode surface. It is important to be able to measure while suppressing the influence of the current generated by the chemical reaction. This detectable potential range (potential window) depends on the electrode material, solvent, supporting electrolyte, and the like. On the other hand, the noise component of the electrode varies depending on the material and structure of the electrode and the surface area. Electrode materials used for electrochemical measurements include precious metal materials such as gold, platinum and silver, metal materials such as mercury and nickel, semiconductor materials such as tin dioxide and indium oxide, crystalline carbon, carbon fiber, and glassy carbon. Various carbon materials are used. In particular, carbon materials have high corrosion resistance and a relatively wide potential window on the redox side, so that they can detect substances at a wide range of potentials. Is widely used as a detection electrode of an apparatus for separating and detecting the same.
一方、近年、極微量の生体試料の測定等を目的として微小電極が多く用いられている。例えば、微小電極は細胞から放出される分子の計測などの微小領域計測のほか、ナノ〜ピコリットルの試料量で分析を行うキャピラリー電気泳動法の分析では、検出用のセル自体を極微量化する必要があるため、微小電極が用いられている。更に、最近では高速液体クロマトグラフィーやキャピラリー電気泳動をガラスやプラスチックで形成したマイクロ流路を利用して行うマイクロ分析チップの研究開発が盛んに行われており、そのような分析チップの検出用の電極として、微小電極が使用されている。 On the other hand, in recent years, many microelectrodes have been used for the purpose of measuring extremely small amounts of biological samples. For example, in addition to micro-area measurement such as measurement of molecules released from cells, microelectrophoresis analysis using capillary electrophoresis that performs analysis with nano-picoliter sample volume requires the detection cell itself to be extremely small. Therefore, microelectrodes are used. Furthermore, recently, research and development of micro analysis chips that perform high-performance liquid chromatography and capillary electrophoresis using micro flow channels formed of glass or plastic have been actively conducted. A microelectrode is used as the electrode.
微小炭素電極を作製する方法として従来、カーボンファイバを樹脂に埋め込んで作製するなどの方法が使用されていた。しかしながら、この方法では、任意のサイズや形状の微小電極を得ることができないことに加え、再現性良く同一のサイズや特性の電極を得るのが極めて困難である。 As a method for producing a minute carbon electrode, a method of embedding a carbon fiber in a resin has been conventionally used. However, with this method, it is extremely difficult to obtain electrodes of the same size and characteristics with good reproducibility, in addition to being unable to obtain microelectrodes of any size and shape.
そこで、近年、リソグラフィー技術を応用して微小な炭素薄膜電極を作製する方法が提案されている。この方法では、カーボン薄膜を基板上に形成した後、感光性高分子であるレジストを塗布し、電極パターンを有する画像マスクを重ね、露光、及び現像し、残ったレジストをマスクにして、露出した炭素薄膜をエッチングすることにより微小電極パターンを得ている(非特許文献1)。この微小な炭素薄膜電極を作製するには、均一で基板への密着性が良く、しかも電気化学反応を行わせるために通電可能な導電性を有する炭素薄膜が必要になる。 Therefore, in recent years, a method for producing a minute carbon thin film electrode by applying a lithography technique has been proposed. In this method, after forming a carbon thin film on a substrate, a resist which is a photosensitive polymer is applied, an image mask having an electrode pattern is overlaid, exposed and developed, and the remaining resist is exposed as a mask. A microelectrode pattern is obtained by etching a carbon thin film (Non-patent Document 1). In order to produce this minute carbon thin film electrode, a carbon thin film having a uniform and good adhesion to the substrate and having conductivity that can be energized to cause an electrochemical reaction is required.
電気化学測定用の炭素薄膜としては、芳香族化合物の熱CVD(Chemical Vapor Deposition)法により作製した炭素薄膜(非特許文献2)や、プラズマCVD法で作製したホウ素(B)をドープしたダイヤモンド薄膜(非特許文献3)が報告されている。また、高分子材料をスピンコートや電気化学的な方法で形成した後、過熱分解して炭素薄膜を得る方法も報告されている(非特許文献4)。 Carbon thin films for electrochemical measurements include carbon thin films (non-patent document 2) prepared by the thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) method of aromatic compounds and diamond thin films doped with boron (B) prepared by the plasma CVD method. (Non-Patent Document 3) has been reported. In addition, a method has also been reported in which a polymer material is formed by spin coating or an electrochemical method, and is then subjected to thermal decomposition to obtain a carbon thin film (Non-Patent Document 4).
これまでに報告された炭素膜の中で、プラズマCVD法で作製したホウ素ドープダイヤモンド膜は、通常のグラファイト構造の炭素膜に比べ、より広い電位窓を有することが報告されている。ホウ素はダイヤモンド膜に導電性を持たせるためドープしている。このダイヤモンド膜の構造は、結晶性で1332cm−1をピークとする鋭いラマンスペクトルを示している。また、L-アスコルビン酸のように電極との電子移動速度が遅い分子と、ドーパミンのように比較的電子移動速度が速い分子を電位により識別できることが知られている(非特許文献5)。すなわち、通常の炭素電極では、L-アスコルビン酸や尿酸とドーパミンなどのカテコールアミン類を同時に測定すると、両者の酸化ピークが重なって観測され、両者を分離することができない。一方、ホウ素ドープダイヤモンド薄膜電極を用いると、電子移動の遅い、L-アスコルビン酸や尿酸のピークが高い電位にシフトする為に、両者を分離することができる。 Among the carbon films reported so far, it has been reported that a boron-doped diamond film produced by a plasma CVD method has a wider potential window than a carbon film having a normal graphite structure. Boron is doped to make the diamond film conductive. The structure of this diamond film is crystalline and shows a sharp Raman spectrum having a peak at 1332 cm −1 . Further, it is known that a molecule having a low electron transfer rate with an electrode such as L-ascorbic acid can be distinguished from a molecule having a relatively high electron transfer rate such as dopamine by non-patent document 5). That is, with a normal carbon electrode, when L-ascorbic acid, uric acid, and catecholamines such as dopamine are measured simultaneously, the oxidation peaks of both are observed, and the two cannot be separated. On the other hand, when a boron-doped diamond thin film electrode is used, the peaks of L-ascorbic acid and uric acid, which are slow in electron transfer, shift to a high potential, and therefore, both can be separated.
ところで、従来の炭素薄膜電極では、例えば、熱CVD法で作製したカーボン膜の場合、通常のグラッシーカーボン電極と同等の電位窓を示し、ノイズ成分に寄与するバックグラウンド電流も金や白金薄膜のような金属薄膜電極に比較すると低いという特徴を有するが、その反面、アルキルフェノールの様に疎水性が大きく、酸化電位が高く、更に電気化学的に非可逆(酸化した後、化学反応により別の化合物に変化し、還元して元の状態に100%戻らない)な測定対象分子では、測定を継続すると、電極表面に酸化反応の生成物が堆積し、応答電流が低下するという問題点があった。また、後述するホウ素ドープダイヤモンド電極に比較すると電位窓は狭く、バックグラウンド電流も大きい問題点があった。 By the way, in a conventional carbon thin film electrode, for example, in the case of a carbon film produced by a thermal CVD method, it shows a potential window equivalent to that of a normal glassy carbon electrode, and the background current contributing to noise components is also similar to that of a gold or platinum thin film. Compared to thin metal thin-film electrodes, it has low characteristics, but on the other hand, it is highly hydrophobic like alkylphenol, has a high oxidation potential, and is electrochemically irreversible (after being oxidized and then converted to another compound by a chemical reaction). In the case of a molecule to be measured that changes and is not reduced and does not return to its original state (100%), there is a problem that if the measurement is continued, the product of the oxidation reaction is deposited on the electrode surface and the response current decreases. In addition, the potential window is narrower and the background current is larger than the boron-doped diamond electrode described later.
一方、ホウ素ドープダイヤモンド電極では、通常のダイヤモンド薄膜が絶縁性のため、電気化学測定用の薄膜として用いる為にはホウ素をドープして導電性を付与する必要がある。また、作製時には、通常700℃程度の高温で、比較的長時間膜形成行う必要があり、高分子などの耐熱性に劣る素材上には膜を形成することはできない。また、作製した薄膜は、多結晶体からなり、表面が平坦でないため微小薄膜電極化する際に、光露光とドライエッチングなどのプロセスで、極微小な電極を加工するのは工夫が必要である。 On the other hand, in a boron-doped diamond electrode, since a normal diamond thin film is insulative, it is necessary to dope boron to impart conductivity in order to use it as a thin film for electrochemical measurement. Further, it is necessary to form a film at a high temperature of about 700 ° C. for a relatively long time at the time of production, and it is not possible to form a film on a material having poor heat resistance such as a polymer. In addition, since the prepared thin film is made of a polycrystalline material and the surface is not flat, it is necessary to devise processing an extremely small electrode by a process such as light exposure and dry etching when forming a thin film electrode. .
また、高分子薄膜を加熱分解して炭素薄膜を得る方法では、材料によっては高い導電性を得るには、高い熱処理温度が必要なことや、膜の密着性に劣るなどの問題があった。 Further, the method of obtaining a carbon thin film by thermally decomposing a polymer thin film has problems that a high heat treatment temperature is required depending on the material and that the adhesion of the film is poor.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、作製時に汎用性があり、多くの基板に適用可能で、かつ電位窓が広く、電極反応生成物が吸着しにくく、ノイズの要因になる充電電流等が低く、極微小電極に加工する際に十分な平坦性を有する高感度電気化学検出のための炭素薄膜電極とその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is versatile at the time of fabrication, can be applied to many substrates, has a wide potential window, is difficult to adsorb an electrode reaction product, and has a noise. An object of the present invention is to provide a carbon thin film electrode for high-sensitivity electrochemical detection having a low charging current and the like and having sufficient flatness when processed into an extremely small electrode, and a method for producing the same.
本願発明者らは、鋭意研究の結果、炭素電極を、sp2結合とsp3結合からなる微結晶ドメインから成る炭素で構成することにより、上記目的を達成することができ、また、このような炭素電極は、電子サイクロトロン共鳴スパッタに代表されるスパッタ法により炭素を基板上に堆積させることにより形成することができることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies, the inventors of the present application can achieve the above object by configuring the carbon electrode with carbon composed of microcrystalline domains composed of sp 2 bonds and sp 3 bonds. The present inventors have found that a carbon electrode can be formed by depositing carbon on a substrate by a sputtering method typified by electron cyclotron resonance sputtering, and completed the present invention.
すなわち、本発明は、測定対象溶液中で測定対象分子を酸化又は還元反応により検出する電気化学測定用の炭素電極において、該炭素電極がsp2結合とsp3結合からなる微結晶ドメインから構成されていることを特徴とする電気化学測定用炭素電極を提供する。また、本発明は、電子サイクロトロン共鳴スパッタ法、RFスパッタ法、DCスパッタ法又はイオンビームスパッタにより炭素を基板上に堆積することを含む上記本発明の炭素電極の製造方法を提供する。 That is, the present invention relates to a carbon electrode for electrochemical measurement in which a molecule to be measured is detected by oxidation or reduction reaction in a solution to be measured, and the carbon electrode is composed of a microcrystalline domain composed of sp 2 bonds and sp 3 bonds. A carbon electrode for electrochemical measurements is provided. The present invention also provides a method for producing the carbon electrode of the present invention, comprising depositing carbon on a substrate by electron cyclotron resonance sputtering, RF sputtering, DC sputtering, or ion beam sputtering.
本発明の炭素電極によれば、基板上にsp2結合とsp3結合からなる微結晶ドメインからなる炭素薄膜を形成したことにより、従来、測定に用いられてきたグラッシーカーボン電極等に比較して電気化学反応に伴う分析対象物質の表面への強い吸着による電極面積の低下を抑制できる。また、導電性があるため、ダイヤモンド膜電極のようにホウ素のような別の元素を膜作製時にドープすることなく電気化学測定を行うことができる。また、その結果作製プロセスも容易である。 According to the carbon electrode of the present invention, by forming a carbon thin film composed of a microcrystalline domain composed of sp 2 bonds and sp 3 bonds on a substrate, compared with a glassy carbon electrode or the like conventionally used for measurement. It is possible to suppress a decrease in electrode area due to strong adsorption on the surface of a substance to be analyzed accompanying an electrochemical reaction. Moreover, since it has electroconductivity, an electrochemical measurement can be performed without doping other elements, such as boron, like a diamond film electrode at the time of film preparation. As a result, the manufacturing process is easy.
したがって、本発明の炭素薄膜は、ボルタンメトリやアンペリメトリなどの一般的な電気化学測定用電極、高速液体クロマトグラフィやフローインジェクション分析、キャピラリー電気泳動などの流れの系での電気化学測定、または、バイオセンサーや集積化マイクロチップなどの検出器に用いる電極用薄膜として極めて利用価値が大きい。 Therefore, the carbon thin film of the present invention can be used for general electrochemical measurement electrodes such as voltammetry and amperometry, electrochemical measurement in a flow system such as high performance liquid chromatography, flow injection analysis, capillary electrophoresis, biosensor, It is extremely useful as a thin film for electrodes used in detectors such as integrated microchips.
本発明の炭素電極は、sp2結合(グラファイト型構造)とsp3結合(ダイヤモンド型構造)からなる微結晶ドメインから構成されている。すなわち、sp2結合から成る微結晶性のドメイン(グラファイト型構造)を、sp3結合で連結した微結晶性のドメインから構成されている。各微結晶性ドメインのサイズ(長径)は、通常、0.5nm〜100nm程度であり、これは、後述する照射イオンの加速電圧を調整することにより制御可能である。この炭素電極は、高い導電性を有し、電気化学的に非可逆な測定対象物質を電極反応後、電極上に実質的に吸着被覆しないことを特徴とする。この電気化学測定用電極では、ダイヤモンド電極の様にsp3結合を多数含む微結晶を含むことにより、従来のグラッシーカーボンやグラファイト電極に比較し、安定で広い電位窓を有する。また、sp2結合を含むことにより、グラファイトに比較すると導電性は低いものの電気化学測定を行うのに十分な導電性を有しており、ダイヤモンド薄膜のようにドーピングを行う必要がない。 The carbon electrode of the present invention is composed of microcrystalline domains composed of sp 2 bonds (graphite type structure) and sp 3 bonds (diamond type structure). That is, the microcrystalline domain (graphite structure) composed of sp 2 bonds is composed of microcrystalline domains connected by sp 3 bonds. The size (major axis) of each microcrystalline domain is usually about 0.5 nm to 100 nm, and this can be controlled by adjusting the acceleration voltage of irradiation ions described later. This carbon electrode is characterized in that it has a high electrical conductivity and does not substantially adsorb and coat an electrochemically irreversible substance to be measured on the electrode after the electrode reaction. The electrode for electrochemical measurement has a stable and wide potential window as compared with a conventional glassy carbon or graphite electrode by including a microcrystal containing many sp 3 bonds like a diamond electrode. In addition, by including sp 2 bonds, the conductivity is lower than that of graphite, but the conductivity is sufficient for electrochemical measurement, and it is not necessary to perform doping as in a diamond thin film.
sp3結合とsp2結合の結合比[sp3/sp2]は、特に限定されないが、0.05〜1.2の範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは0.6〜0.9の範囲にある。該結合比がこの範囲内にあると、電位窓がグラッシーカーボン電極に比べて大幅に広く、酸化電位の高い測定対象もより明瞭な電流信号として検出できる。この場合、電位窓を、従来のグラッシーカーボン電極に比べて正方向ならびに負方向にそれぞれ±200mV以上広くすることができる。 The bond ratio [sp 3 / sp 2 ] between the sp 3 bond and the sp 2 bond is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.05 to 1.2, and more preferably in the range of 0.6 to 0.9. When the coupling ratio is within this range, the potential window is much wider than that of the glassy carbon electrode, and a measurement object having a high oxidation potential can be detected as a clearer current signal. In this case, the potential window can be widened by ± 200 mV or more in the positive direction and the negative direction, respectively, as compared with the conventional glassy carbon electrode.
本発明の炭素電極は、中心線平均粗さ(Ra)は、特に限定されないが、±1nm以下の平坦面を有することが好ましい。原子レベルで平滑なため、例えば、ヒスタミンやフェノール類、NADHなど電気化学的に可逆でなく、酸化電位の高い測定対象の吸着を抑制できる。また、極微小電極をリソグラフィ法により加工作製する際には、ホウ素ドープダイヤモンド膜のように多数の微結晶からなる膜に比べて表面がはるかに平滑なためより微細な電極を得ることができる。また、表面の充電電流を、従来のグラッシーカーボン電極に比べ1桁低くする(1/10程度にする)ことができる。 The center electrode average roughness (Ra) of the carbon electrode of the present invention is not particularly limited, but preferably has a flat surface of ± 1 nm or less. Since it is smooth at the atomic level, for example, it is not electrochemically reversible such as histamine, phenols, NADH, and adsorption of a measurement target having a high oxidation potential can be suppressed. Further, when processing and producing an extremely small electrode by a lithography method, a finer electrode can be obtained because the surface is much smoother than a film made of a large number of microcrystals such as a boron-doped diamond film. Further, the charging current on the surface can be reduced by an order of magnitude (about 1/10) as compared with the conventional glassy carbon electrode.
本発明の電極の膜厚は、特に限定されないが、30nm〜200nm程度が、十分な導電性を確保し極微小な電極を作製するという観点から好ましい。 The film thickness of the electrode of the present invention is not particularly limited, but about 30 nm to 200 nm is preferable from the viewpoint of securing sufficient conductivity and producing a very small electrode.
本発明の炭素電極は、電子サイクロトロン共鳴(ECR)スパッタ法、RFスパッタ法、DCスパッタ法、又はイオンビームスパッタ法により炭素を基板上に被着することにより形成することができる。 The carbon electrode of the present invention can be formed by depositing carbon on a substrate by electron cyclotron resonance (ECR) sputtering, RF sputtering, DC sputtering, or ion beam sputtering.
ECRスパッタ法自体は周知であり、そのための装置も市販されているので、市販のECRスパッタ装置を用いて本発明の炭素電極を製造することができる。この場合、基板としては、種々のものが利用でき、好ましい基板材料の例として、シリコン、ガリウム砒素、インジウムリン、ステンレス、ニッケル、ポリイミド等を挙げることができる。また、ターゲットとなる炭素源は、炭素であれば特に限定されないが、好ましい炭素源の例として、焼結カーボン、を挙げることができる。 Since the ECR sputtering method itself is well known and an apparatus therefor is commercially available, the carbon electrode of the present invention can be produced using a commercially available ECR sputtering apparatus. In this case, various substrates can be used, and examples of preferable substrate materials include silicon, gallium arsenide, indium phosphide, stainless steel, nickel, polyimide, and the like. Moreover, the carbon source used as a target will not be specifically limited if it is carbon, but a sintered carbon can be mentioned as an example of a preferable carbon source.
RFスパッタ法自体も周知であり、そのための装置も市販されているので、市販のRFスパッタ装置を用いて本発明の炭素電極を製造することができる。この場合、基板としては、上記したECRスパッタ法について記載した種々の基板を用いることができる。また、ターゲットとなる炭素源は、炭素であれば特に限定されないが、好ましい炭素源の例として、焼結カーボンを挙げることができる。 Since the RF sputtering method itself is well known and an apparatus therefor is commercially available, the carbon electrode of the present invention can be produced using a commercially available RF sputtering apparatus. In this case, as the substrate, various substrates described for the ECR sputtering method described above can be used. Moreover, the carbon source used as a target will not be specifically limited if it is carbon, However, As an example of a preferable carbon source, sintered carbon can be mentioned.
DCスパッタ法自体も周知であり、そのための装置も市販されているので、市販のRFスパッタ装置を用いて本発明の炭素電極を製造することができる。この場合、基板としては、上記したECRスパッタ法について記載した種々の基板を用いることができる。また、ターゲットとなる炭素源は、炭素であれば特に限定されないが、好ましい炭素源の例として、焼結カーボンを挙げることができる。 Since the DC sputtering method itself is well known and an apparatus therefor is commercially available, the carbon electrode of the present invention can be produced using a commercially available RF sputtering apparatus. In this case, as the substrate, various substrates described for the ECR sputtering method described above can be used. Moreover, the carbon source used as a target will not be specifically limited if it is carbon, However, As an example of a preferable carbon source, sintered carbon can be mentioned.
イオンビームスパッタ法自体も周知であり、そのための装置も市販されているので、市販のRFスパッタ装置を用いて本発明の炭素電極を製造することができる。この場合、基板としては、上記したECRスパッタ法について記載した種々の基板を用いることができる。また、ターゲットとなる炭素源は、炭素であれば特に限定されないが、好ましい炭素源の例として、焼結カーボンを挙げることができる。 Since the ion beam sputtering method itself is well known and an apparatus therefor is commercially available, the carbon electrode of the present invention can be produced using a commercially available RF sputtering apparatus. In this case, as the substrate, various substrates described for the ECR sputtering method described above can be used. Moreover, the carbon source used as a target will not be specifically limited if it is carbon, However, As an example of a preferable carbon source, sintered carbon can be mentioned.
上記した各スパッタ法において、sp3結合とsp2結合の結合比は、照射イオンの加速電圧を調節することにより制御できる。イオン加速電圧は、基板にRF又はDCバイアスを印加し、バイアス電圧を調節することにより制御することが可能である。下記実施例では、ECRスパッタ法において、イオン加速電圧を20Vから160Vまで変化させた場合、85Vにおいてsp3結合の割合が最も高かった。従って、下記実施例に記載するように、ルーチンな実験により、用いるECRスパッタ装置及び製造条件において、イオン加速電圧を変化させてsp3結合とsp2結合の結合比を調べることにより、所望の結合比を達成するイオン加速電圧を容易に知ることができる。 In each of the sputtering methods described above, the bond ratio of sp 3 bond and sp 2 bond can be controlled by adjusting the acceleration voltage of irradiated ions. The ion acceleration voltage can be controlled by applying an RF or DC bias to the substrate and adjusting the bias voltage. In the following examples, in the ECR sputtering method, when the ion acceleration voltage was changed from 20 V to 160 V, the ratio of sp 3 bonds was the highest at 85 V. Therefore, as described in the following examples, the desired bond can be determined by examining the bond ratio between the sp 3 bond and the sp 2 bond by changing the ion acceleration voltage in the ECR sputtering apparatus and the manufacturing conditions to be used by routine experiments. The ion acceleration voltage that achieves the ratio can be easily known.
また、上記各スパッタ法を用いることにより、炭素電極の表面の中心線平均粗さ(Ra)を±1nm以下にすることができ、下記の実施例では、ECRスパッタ法により±0.1nm程度の中心線平均粗さ(Ra)を達成しており、RFスパッタ法により±0.1nm程度の中心線平均粗さ(Ra)を達成している。なお、中心線平均粗さ(Ra)は、表面を原子間力顕微鏡(AFM:atomic force microscope)で観察することにより測定することができる。 Also, by using each of the above sputtering methods, the center line average roughness (Ra) of the surface of the carbon electrode can be reduced to ± 1 nm or less. In the following examples, a center of about ± 0.1 nm is obtained by the ECR sputtering method. The line average roughness (Ra) has been achieved, and the center line average roughness (Ra) of about ± 0.1 nm has been achieved by RF sputtering. The centerline average roughness (Ra) can be measured by observing the surface with an atomic force microscope (AFM).
なお、sp3結合とsp2結合の比率は、X線光電子分光分析(XPS)により測定することができる。すなわち、XPSにより結合エネルギー(eV)と強度(CPS)を測定し、結合エネルギー(eV)を横軸に、強度(CPS)を縦軸にプロットする。sp3結合を表す曲線は、285.3eVに、sp2結合を表す曲線は、284.3eVにピークを持つ。これらのピーク高さの比をとることによりsp3結合/sp2結合を算出することができ、これから上記の結合比[sp3/(sp3+sp2)]を算出することができる。 The ratio of sp 3 bonds to sp 2 bonds can be measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). That is, the binding energy (eV) and strength (CPS) are measured by XPS, and the binding energy (eV) is plotted on the horizontal axis and the strength (CPS) is plotted on the vertical axis. The curve representing the sp 3 bond has a peak at 285.3 eV, and the curve representing the sp 2 bond has a peak at 284.3 eV. By taking the ratio of these peak heights, the sp 3 bond / sp 2 bond can be calculated, and the above bond ratio [sp 3 / (sp 3 + sp 2 )] can be calculated from this.
以下、本発明を実施例に基づきより具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
1. ECRスパッタ法による炭素電極の製造
ECRスパッタ法に用いたECRスパッタ装置の構成の模式図を図1に示す。図1において、符号1は、メインチャンバー、2はロードロック室であり、メインチャンバー1は、プラズマ室と成膜室により構成されている。また、5は、Y分岐型のマイクロ波導波路、6は、マイクロ波導入窓、7はマイクロ波分岐点、8は環状の第1のコイル、9は第1のコイル8に平行に配置された環状の第2のコイル、10は基板ホルダー、11はストッパー、12はゲートバルブ、13は高周波(RF)バイアス印加のためのリード線である。基板ホルダー10には、本発明の電気化学測定用炭素薄膜を形成するためのシリコン基板14が固定され、成膜室4には、スパッタ用の円筒状のターゲット15が設けられ、メインチャンバー1の中央部がプラズマが発生する領域とされている。
1. Production of carbon electrodes by ECR sputtering
A schematic diagram of the configuration of the ECR sputtering apparatus used in the ECR sputtering method is shown in FIG. In FIG. 1,
このECRスパッタ装置では、マイクロ波と磁場の作用によりメインチャンバー1内の電子の平均自由工程と運動エネルギーが増大し、その結果、電子衝撃による中性ガスの電離効率が高まり、0.01Pa程度の低ガス条件でも1012cm−3レベルの高密度のECRプラズマpを発生することができる。このECRプラズマpは、プラズマを引き出すために外部から電場を印加する必要がなく、自動的にイオンが引き出される。
In this ECR sputtering apparatus, the mean free process and kinetic energy of electrons in the
次に、このECRスパッタ装置を用いて、シリコン基板14に炭素薄膜を形成する方法について説明する。まず、2インチのシリコン基板(酸化膜なし)14をECRスパッタ装置の基板ホルダー10にセットした。このECRスパッタ装置では、プラズマp流の途中に円筒型のターゲット15を設けているので、このターゲットに電圧を印加すると。ターゲット15の内周面にイオンが衝突し、スパッタリングが生じる。このため、このプラズマp流に直角に置いたシリコン基盤4上に薄膜が形成される。
Next, a method for forming a carbon thin film on the
ここでは、スパッタガスとしてアルゴン(Ar)を、ターゲット15として焼結カーボン(C)を用い、アルゴン(Ar)のガス圧は、6×10−3〜1×10−1Paとした。基板温度は、200℃とした。このECRスパッタ装置では、ガス圧とマイクロ波パワーを調節することにより所望のパワーを得ることができる。ここでは、イオン電流密度を0.8、3.6、7.9mA/cm2の2通りとした。また、このイオン電流密度に対し、RFパワーバイアスを制御することにより、イオン加速電圧を20〜160Vまで変化させた。ターゲットには、500VのDC電圧を印加した。
Here, argon (Ar) was used as the sputtering gas, sintered carbon (C) was used as the
バイアス85Vで得られた炭素薄膜の膜厚は、40nmであった。この方法では、スパッタ時に基板に与える損傷が小さい。比較的低温で、良質な成膜が可能であること、基板上でスパッタ原子の拡散を促進するなど、従来にない成膜特性を得ることができる。 The film thickness of the carbon thin film obtained with a bias of 85 V was 40 nm. In this method, damage to the substrate during sputtering is small. Unprecedented film formation characteristics such as high-quality film formation at a relatively low temperature and promotion of diffusion of sputtered atoms on the substrate can be obtained.
2. 電極の特性
炭素薄膜作製後、この薄膜の表面を原子間力顕微鏡(AFM:atomic force microscope)で観察したところ、±0.1nm程度の凹凸で、ほぼ原子オーダーで平滑であることが分かった。この電極をXPSにより測定すると、sp2結合によるピークの近傍にsp3結合に基づく、ショルダー状のピークが観測され(図2)、このピークは、イオン加速電圧が85Vの時にsp3結合のピークが最大になることが分かった(図3)。イオン加速電圧が85Vの時は、図3に示すようにsp3結合とsp2結合との比率(sp3/sp2)が0.85であった。一方、市販のグラッシーカーボン膜や熱CVD法で作製したグラファイト状炭素薄膜(非特許文献1記載の方法により作製)では、sp2結合によるピークのみが観測された。また、形成された炭素薄膜を電子顕微鏡で観察すると、sp2結合から成る微結晶性のドメイン(グラファイト型構造)と、sp3結合から成る微結晶性のドメイン(ダイヤモンド型構造)とが混在していることが確認された。イオン加速電圧85Vで作製した炭素薄膜電極中の各微結晶ドメインのサイズは、0.5nm〜5nm程度であった。
2. Characteristics of the electrode After the carbon thin film was prepared, the surface of this thin film was observed with an atomic force microscope (AFM), and as a result, it was found that the surface was smooth on the atomic order with irregularities of about ± 0.1 nm. When this electrode is measured by XPS, a shoulder-like peak based on the sp 3 bond is observed in the vicinity of the peak due to the sp 2 bond (FIG. 2). This peak is a peak of the sp 3 bond when the ion acceleration voltage is 85V. Was found to be maximal (FIG. 3). When the ion acceleration voltage was 85 V, the ratio of sp 3 bonds to sp 2 bonds (sp 3 / sp 2 ) was 0.85 as shown in FIG. On the other hand, in a commercially available glassy carbon film or a graphitic carbon thin film produced by a thermal CVD method (produced by the method described in Non-Patent Document 1), only a peak due to sp 2 bonds was observed. Further, when the formed carbon thin film is observed with an electron microscope, a microcrystalline domain composed of sp 2 bonds (graphite structure) and a microcrystalline domain composed of sp 3 bonds (diamond structure) are mixed. It was confirmed that The size of each microcrystalline domain in the carbon thin film electrode produced at an ion acceleration voltage of 85 V was about 0.5 nm to 5 nm.
なお、XPSは、市販のXPS装置であるKratos AXIS Ultraを用い、X線源は Al Kα :1846.6eVであった。結合エネルギー(eV)と強度(CPS)を測定し、結合エネルギー(eV)を横軸に、強度(CPS)を縦軸にプロットした(図2)。 As XPS, a commercially available XPS device, Kratos AXIS Ultra, was used, and the X-ray source was Al Kα: 1846.6 eV. The binding energy (eV) and strength (CPS) were measured, and the binding energy (eV) was plotted on the horizontal axis and the strength (CPS) was plotted on the vertical axis (FIG. 2).
3. 電極の性能
次に上記1で作製した本発明の炭素薄膜電極を作用電極とし、銀塩化銀参照電極、及び対抗電極として使用する白金線と共に、リン酸緩衝溶液(pH7)に浸漬し、それぞれの電極をポテンシオスタット(CHI802)に接続して、電位を参照電極に対して700mV印加した。電位印加後、図4の様に電流値は減少する。10分後の電流値を測定すると、約3nAであった。一方、同一電極面積のグラッシーカーボン電極を用いて同じ測定を行うと約50nAの電流が観測された。実験系には電極上で酸化する活性種を含まないため、この結果は、実際の電極表面積の差、或いは電極表面の反応性の差を示しており、本発明の薄膜電極のバックグラウンド電流が低く高感度計測に適していることが確認できた。また、硫酸0.1M溶液中、脱酸素後サイクリックボルタモグラム測定を行うと、本発明の炭素電極はグラッシーカーボン電極に比較し、酸化側で約400mV電位が広いことが分かった。 次に、pH7リン酸緩衝溶液に100μMのヒスタミンを加えて測定を行ったところ、本発明の炭素薄膜電極では、グラッシーカーボン電極に比較し、より明瞭なピークが観測され、電位窓が明らかに広いことが確認された。
3. Electrode performance Next, the carbon thin-film electrode of the present invention prepared in 1 above was used as a working electrode, and immersed in a phosphate buffer solution (pH 7) together with a silver-silver chloride reference electrode and a platinum wire used as a counter electrode. The electrode was connected to a potentiostat (CHI802), and a potential of 700 mV was applied to the reference electrode. After applying the potential, the current value decreases as shown in FIG. The current value measured after 10 minutes was about 3 nA. On the other hand, when the same measurement was performed using a glassy carbon electrode having the same electrode area, a current of about 50 nA was observed. Since the experimental system does not include active species that oxidize on the electrode, this result shows the difference in the actual electrode surface area or the difference in the reactivity of the electrode surface. It was confirmed that it is low and suitable for high-sensitivity measurement. Moreover, when cyclic voltammogram measurement was performed after deoxygenation in a 0.1 M sulfuric acid solution, it was found that the carbon electrode of the present invention had a wider potential of about 400 mV on the oxidation side than the glassy carbon electrode. Next, measurement was performed by adding 100 μM histamine to a
また、上記1で作製した本発明の炭素薄膜電極又は比較のためのグラッシーカーボン(GC)電極を用いてサイクリックボルタンメトリーを行い、充電電流を測定した。測定条件は、掃引速度100mV/秒、掃引範囲0〜2V(初期電位0V)、リン酸バッファー(pH7.0)中、電極面積0.071cm2(直径3mm)、脱気なし、撹拌なしであった。結果を図5に示す。図5に示す通り、本発明の炭素電極では、充電電流が従来のGC電極に比べて1桁小さくなっている。
Moreover, cyclic voltammetry was performed using the carbon thin film electrode of the present invention prepared in 1 above or a glassy carbon (GC) electrode for comparison, and the charging current was measured. The measurement conditions were a sweep rate of 100 mV / sec, a sweep range of 0 to 2 V (initial potential 0 V), a phosphate buffer (pH 7.0), an electrode area of 0.071 cm 2 (
1. RFスパッタ法による炭素電極の製造
RFスパッタ法によりカーボン膜を成膜した。基板はシリコン基板、ターゲットは焼結ターゲットを用いた。アルゴンガス圧は1Pa, RFパワーを500Wとした。基板にRFバイアスを印加し、セルフバイアス電圧を印加RFパワーにより制御した。
1. Production of carbon electrodes by RF sputtering
A carbon film was formed by RF sputtering. The substrate was a silicon substrate, and the target was a sintered target. The argon gas pressure was 1 Pa and the RF power was 500 W. An RF bias was applied to the substrate, and the self-bias voltage was controlled by the applied RF power.
2. 電極の特性
セルフバイアス電圧により、sp2とsp3の成分はECRスパッタの場合と同様に制御可能であった。セルフバイアスがー100Vの時、sp3が最大になり、このときの結合比[sp3/sp2]は0.4であった。また、電極の平坦性(中心線平均粗さ)は1nmであった。なお、結合比[sp3/sp2]及び電極の平坦性は、実施例1と同様にして測定した。
2. Electrode characteristics By the self-bias voltage, the sp 2 and sp 3 components were controllable in the same manner as in ECR sputtering. When the self-bias was −100 V, sp 3 was maximized, and the coupling ratio [sp 3 / sp 2 ] at this time was 0.4. The flatness (centerline average roughness) of the electrode was 1 nm. The coupling ratio [sp 3 / sp 2 ] and the flatness of the electrodes were measured in the same manner as in Example 1.
フローインジェクション分析装置
図6は、本発明の炭素電極を含むフローインジェクション分析装置(電気化学検出)の1例を示す構成図であり、本発明の炭素薄膜電極をフローインジェクション分析用の液体フローセルに検出器として組み込んだ例である。図6において、符号21は、炭素薄膜電極、22は、薄層型フローセル(フローインジェクション分析用のフ液体フローセル)、23はポンプ、24は液だめ、25はサンプルを注入するインジェクター、26はポテンシオスタット(BAS社製、LC4C)、27はレコーダー、28は銀/塩化銀参照電極、29は対向電極となるステンレス管である。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a flow injection analyzer (electrochemical detection) including the carbon electrode of the present invention, and detects the carbon thin film electrode of the present invention in a liquid flow cell for flow injection analysis. This is an example of incorporating as a container. In FIG. 6,
次に、このフローインジェクション分析装置を用いてフローインジェクション分析を行う方法について説明する。まず、第1の実施例と同様な方法により、炭素薄膜電極21をECRスパッタ法により作製した。比較のため、市販のグラッシーカーボン電極(直径6mm)を用いた。次に、本発明の炭素薄膜電極21を、テフロン(登録商標)テープにより6mmの直径のディスク電極の部分以外を覆った後、薄層型フローセル22へセットし、フローインジェクション分析装置を組み立てた。また、グラッシーカーボン電極についても同様に、薄層型フローセルへ順にセットし、フローインジェクション分析装置を組み立てた。
Next, a method for performing flow injection analysis using this flow injection analyzer will be described. First, the carbon
次いで、リン酸緩衝溶液(pH7)をポンプにより流量200μl/分で送液した。電位は銀/塩化銀参照電極に対して900mVを印加し、インジェクターから100μMのノニルフェノールを含む、リン酸緩衝溶液を注入した。その結果を図7に示す。本発明の炭素薄膜電極では、数回試料を注入しても、酸化電流の大きさが全く変化しないが、グラッシーカーボン電極を用いた場合は明確に電流ピークの減少が見られた。この結果は、本発明の炭素薄膜電極では、市販のグラッシーカーボン電極と異なり、フェノールが酸化後電極上を被覆しないことを示している。 Next, a phosphate buffer solution (pH 7) was fed by a pump at a flow rate of 200 μl / min. A potential of 900 mV was applied to the silver / silver chloride reference electrode, and a phosphate buffer solution containing 100 μM nonylphenol was injected from the injector. The result is shown in FIG. In the carbon thin film electrode of the present invention, even when the sample was injected several times, the magnitude of the oxidation current did not change at all, but when the glassy carbon electrode was used, the current peak was clearly reduced. This result shows that in the carbon thin film electrode of the present invention, unlike the commercially available glassy carbon electrode, phenol does not cover the electrode after oxidation.
微小炭素薄膜アレイ電極
図8は、本発明の炭素電極を利用した、微小炭素薄膜アレイ電極を示した概略図であり、31は、微小ディスク電極、32は光反応性高分子(レジスト)膜を用いた絶縁膜、33は電極とポテンシオスタットを接続するためのパッド部分である。
FIG. 8 is a schematic view showing a fine carbon thin film array electrode using the carbon electrode of the present invention. 31 is a fine disk electrode, and 32 is a photoreactive polymer (resist) film. The insulating
まず、この微小炭素薄膜アレイ電極の製造方法について説明する。まず、実施例1と同様な方法により、炭素薄膜電極をECRスパッタ法により作製した。次いでスピンコート法により、この炭素薄膜上にポジ型フォトレジスト(PMMA)を約0.3μmの厚みに塗布した。その後、電子線露光装置により、直径200nmの円形パターンを感覚20μmで面積2mm角の範囲を露光後、現像して露光部のレジストを溶解させて、200nmのディスク電極が多数配列した微小ディスクアレイ電極を作製した。比較のために熱CVD法で作製した炭素薄膜とホウ素ドープダイヤモンド薄膜を利用して同様のパターン形成を行ったところ、グラファイト薄膜電極では、同一サイズの形状が形成できたものの、ダイヤモンド薄膜では、400nm以上のパターンしか精度良く形成できず、これは本発明の炭素薄膜電極の平坦性がダイヤモンド薄膜に比較し優れていることを示している。 First, the manufacturing method of this micro carbon thin film array electrode is demonstrated. First, a carbon thin film electrode was produced by ECR sputtering by the same method as in Example 1. Next, a positive photoresist (PMMA) was applied on the carbon thin film to a thickness of about 0.3 μm by spin coating. After that, an electron beam exposure apparatus exposes a circular pattern with a diameter of 200 nm and a 2 mm square area with a sense of 20 μm, and then develops and dissolves the resist in the exposed portion, thereby forming a micro disk array electrode in which a large number of 200 nm disk electrodes are arranged. Was made. For comparison, the same pattern was formed using a carbon thin film prepared by thermal CVD and a boron-doped diamond thin film. The graphite thin film electrode was able to form the same size, but the diamond thin film was 400 nm. Only the above pattern can be formed with high accuracy, which indicates that the flatness of the carbon thin film electrode of the present invention is superior to that of the diamond thin film.
パターン形成後、微小炭素薄膜アレイ電極は、実施例3の形態と同一のフローセルにセットした。また比較のために熱CVD法で作製した炭素薄膜を同様な方法により微小炭素薄膜アレイ電極化したものも使用した。本実施例では、図6で使用したポンプに変えて、2本のシリンジポンプを使用し、一方にリン酸緩衝溶液(pH7)を含む溶液を、もう一方に100μMのヒスタミンを含むリン酸緩衝溶液を入れ、シリンジポンプで交互に送液することにより、特性を評価した。送液速度は、20μl/分とし電極には、銀/塩化銀参照電極に対して、1.2Vの固定電位を印加した。本発明の炭素薄膜電極から作製した微小炭素薄膜アレイ電極では、リン酸緩衝溶液をヒスタミンを含むリン酸緩衝溶液に変えるとヒスタミンの酸化に伴う電流上昇が観測された後の電流値の低下は少ない。一方、熱CVD法で作製した炭素薄膜から作製した微小炭素薄膜アレイ電極ではヒスタミンを連続的に導入し、一旦酸化電流が増大した後、電流値は急速に低下した。この結果は、本発明の炭素薄膜電極では、酸化電位が高い測定対象の検出に使用しても、酸化反応生成物が電極表面を被覆しないことを示している。
After the pattern formation, the micro carbon thin film array electrode was set in the same flow cell as in the
酸化反応の測定
図9には実施例1で作製した本発明の炭素薄膜電極によるサイクリックAMP(サイクリックアデノシンモノフォスフェイト。以下、cAMP)他の酸化反応を示している。cAMPは高電位に酸化電位を有し、生物学的に非常に重要な核酸誘導体(細胞内セカンドメッセンジャー)であることが知られている。実験は炭素薄膜電極を作用電極とし、銀塩化銀参照電極、及び対向電極として使用する白金線と共に、リン酸緩衝溶液(pH7.4)に浸漬し、それぞれの電極をポテンシオスタット(CHI 660A)に接続して、サイクリックボルタンメトリー法により電位を参照電極に対して0 mV〜2300mVまで、掃引し観察を行った。その結果、銀塩化銀参照電極に対して1731mVにcAMPの酸化電位が観察された。また、他の核酸誘導体(cGMP;サイクリックグアノシンモノフォスフェイト, cCMP;サイクリックシチジンモノフォスフェイト、cTMP;サイクリックチミジンモノフォスフェイト)に対してもそれぞれ、1.284mV, 1.871mV、1.846mVに明瞭な酸化ピーク電流が観察できた。これは、バックグラウンド電流の高いグラッシーカーボン電極では観察不可能であることから、本発明による炭素薄膜電極の高電位酸化の有用性が明らかに認められた。
Measurement of Oxidation Reaction FIG. 9 shows another oxidation reaction of cyclic AMP (cyclic adenosine monophosphate, hereinafter referred to as cAMP) using the carbon thin film electrode of the present invention prepared in Example 1. cAMP has an oxidation potential at a high potential and is known to be a biologically very important nucleic acid derivative (intracellular second messenger). In the experiment, carbon thin film electrode was used as working electrode, silver silver chloride reference electrode and platinum wire used as counter electrode were immersed in phosphate buffer solution (pH7.4), and each electrode was potentiostat (CHI 660A) The voltage was swept from 0 mV to 2300 mV with respect to the reference electrode by a cyclic voltammetry method and observed. As a result, an oxidation potential of cAMP was observed at 1731 mV with respect to the silver-silver chloride reference electrode. In addition, for other nucleic acid derivatives (cGMP; cyclic guanosine monophosphate, cCMP; cyclic cytidine monophosphate, cTMP; cyclic thymidine monophosphate), 1.284 mV, 1.871 mV, 1. A clear oxidation peak current could be observed at 846 mV. This is not observable with a glassy carbon electrode having a high background current, so the usefulness of high potential oxidation of the carbon thin film electrode according to the present invention was clearly recognized.
図10は、実施例1−3に記載したヒスタミン測定と同様に行なった、本発明の炭素薄膜電極とグラッシーカーボン電極でのNADH(ニコチンアデニンジヌクレオチド)測定の結果を示している。測定回数が増すにつれグラッシーカーボン電極はその酸化ピーク電流値○3(マル3)は減少しかつ酸化電位○4(マル4)の高電位へのシフトが見られた。これは電極表面上で生成したプロダクトが電気化学非活性状態で吸着し、後続の反応を阻害していることを示している。対照的に、炭素薄膜電極は酸化ピーク電流○1(マル1)ならびに酸化電位○2(マル2)ともに測定回数による変動がほとんど観察されなかった。これは生成したプロダクトの吸着がグラッシーカーボン電極と比較して効果的に抑制されていることを示している。 FIG. 10 shows the results of NADH (nicotine adenine dinucleotide) measurement using the carbon thin film electrode and glassy carbon electrode of the present invention, which were performed in the same manner as the histamine measurement described in Example 1-3. As the number of measurements increased, the oxidation peak current value ○ 3 (Mull 3) of the glassy carbon electrode decreased and the oxidation potential ○ 4 (Mull 4) shifted to a higher potential. This indicates that the product formed on the electrode surface is adsorbed in an electrochemically inactive state and inhibits subsequent reactions. In contrast, the carbon thin film electrode showed almost no fluctuation due to the number of measurements in the oxidation peak current 1 (maru 1) and the oxidation potential 2 (mal 2). This indicates that the adsorption of the produced product is effectively suppressed as compared with the glassy carbon electrode.
1 メインチャンバー
2 ロードロック室
3 プラズマ室
4 成膜室
5 Y分岐型のマイクロ導波路
6 マイクロ波導入窓
7 マイクロ波分岐点
8 第1のコイル
9 第2のコイル
10 基板ホルダー
11 ストッパー
12 ゲートバルブ
13 リード線
14 シリコン基板(酸化膜なし)
15 ターゲット
21 本発明の炭素薄膜を形成したシリコン基板
22 薄層型フローセル(フローインジェクション分析用のフ液体フローセル)
23 ポンプ
24 液だめ
25 サンプルを注入するインジェクター
26 ポテンシオスタット(BAS社製、LC4C)
27 レコーダー
28 銀/塩化銀参照電極
29 対向電極となるステンレス管
31 微小ディスク電極
32 光反応性高分子(レジスト)膜を用いた絶縁膜
33 電極とポテンシオスタットを接続するためのパッド部分
DESCRIPTION OF
15
23
27
Claims (5)
The method according to claim 4, comprising adjusting a binding ratio [sp 3 / sp 2 ] of sp 3 bonds to sp 2 bonds by adjusting an acceleration voltage of ions irradiated to the substrate.
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