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Study and characterization of diamond surface for biosensoring applications

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Introduction Diamond is the only wide band gap representative of the elemental semi- conductors, with a crystal structure identical to its more common relatives silicon and germanium. On first glance one might also expect similar surface properties in terms of reconstructions, surface states, and surface band diagrams. In part, this expectationisindeedfulfilled,butdiamondalsoexhibitsanumberofunusual and potentially very useful surface properties [1] [2]. Particularly when the surface dangling bonds are saturated by monova- lent hydrogen atoms, (donor-like) surface states are removed from the gap, the electron affinity changes sign and becomes negative, and the material becomes susceptible to an unusual type of transfer doping where holes are injected by acceptors located at the surface instead of inside the host lattice. In such a way diamond surface becomes a conductor material and can be used as an electrode to collect electrical signals [3] [4] [5]. Sincediamondelectricalandchemicalpropertiesarestrictlyrelatedtoits surface termination, a surface nondestructive analysis technique is essential to check its status. Among all the possible surface techniques, XPS (X-ray Photoelectron Spec- troscopy) and UPS (UV-ray Photoelectron Spectroscopy) are the most suit- able, since their scanning depth is nearly 3 nm and 1.5 nm respectively [6] [7] [8]. Moreover they give information not only about chemical species present onto diamondsurface,buttheycanalsostatehowtheseatomsarelinkedtogether, thanks to their chemical shift [9] [10]. This particular behavior has made diamond a good candidate for the implementation of biosensors [11] [6] [7]. An ideal biosensor should combine nature sensitivity and specificity with the advantages of modern microelectronics: diamond is especially attractive because, in addition to having good electrical and chemical properties, it is widely considered to be biocompatible and chemically inert and can be de- positedasarobust, thinfilmonsiliconandothermicroelectronic-compatible 5
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Study and characterization of diamond surface for biosensoring applications

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Informazioni tesi

  Autore: Micaela Castellino
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Fisica Fondamentale, Applicata ed Astrofisica
Anno: 2007
Docente/Relatore: Ettore Vittone
Correlatore: AlbertoPasquarelli
Istituito da: Università degli Studi di Torino
Dipartimento: Dipartimento di Fisica Sperimentale
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 180

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Parole chiave

hydrogenation
oxidation
neurons
biosensor
diamond
xps
contact angle
hfcvd
ups
electrical measurements

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