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       金刚石因其独特的理化性能，在电化学分析、生物传感和储能等领域具有重要应用潜力。然而，纯金刚石电阻率极高，无法直接用作电极材料。通过在金刚石中掺入硼等载流子，可以形成 p 型半导体，使其具备导电性，这就是掺硼金刚石（BDD）。BDD 具有化学稳定性高、背景电流低、污染附着少以及生物相容性好等优点，因此在电化学传感器和生物传感器中得到广泛应用。

       除了导电性之外，BDD 中局部形成 sp² 杂化的石墨区域可以进一步提升电催化性能，加快电子转移速率，并引入 pH 活性官能团。但如果石墨区域过大或分布不受控，会增加背景电流，降低电极灵敏度，并影响长期稳定性。因此，实现金刚石结构（sp³）与石墨区域（sp²）的平衡，对于提升电极性能至关重要。

       飞秒激光微加工 BDD

       超短脉冲激光，尤其是飞秒激光，可以在 BDD 中精确构建微小的石墨化区域。其工作原理是激光脉冲在金刚石表面产生大量自由电子，使局部金刚石晶格由 sp³ 杂化转变为 sp² 石墨结构，同时避免周围区域受到热损伤。这种方法能够在 BDD 表面制作高精度的微通道石墨柱，为电极性能优化提供新途径。

       本研究采用波长 800 nm、脉冲宽度 100 fs 的飞秒激光，在 BDD 样品表面制备石墨微通道，并系统探究激光能量密度、扫描速度和扫描次数对石墨化的影响。实验样品为元素六提供的自立式 CVD 掺硼金刚石，尺寸为 10 mm × 10 mm × 0.6 mm，硼浓度为 2–6×10²⁰ atoms/cm³，电阻率约 0.22×10⁻³ Ω·m。

       相关研究以“Formation of Graphitic Micro-Channels on Boron-Doped Diamond  Electrodes via Femtosecond Laser Irradiation: A Route for Controlled sp²  Functionalization”为题，发表在《Manufacturing Letters》

       本研究通过飞秒激光在 BDD 表面精确制备石墨微通道，并系统研究了激光能量密度、扫描速度和扫描次数对石墨柱结构与电学性能的影响。结果表明，通过合理调控激光参数，可以实现石墨柱结晶度与导电性的平衡，为 BDD 电极在生物传感、电化学分析等多领域应用提供了新思路。这种微结构制备方法有助于提升电极的灵敏度、信号响应速度及长期稳定性。

       图文导读

图1. 用于制造BDD电极的飞秒激光装置示意图

图2. 烧蚀宽度平方与激光功率对数值的散点图，左上角显示线性拟合曲线（红线）及对应拟合函数。

图3. (a) 激光改性前的BDD材料及在8.85 J/cm²条件下制备的石墨通道（单次扫描）以及不同扫描速度下的石墨通道：(b) 0.1 mm/s，(c) 0.5 mm/s，(d) 1 mm/s。

图4. 通过改变激光通量并提高单次扫描速度，利用扫描电子显微镜测得的宽度变化示意图。