[发明专利]一种基于聚焦离子束和MEMS加工方法的纳米网孔薄膜微流控器件的设计

摘要

一种基于聚焦离子束和MEMS加工方法的纳米网孔薄膜微流控器件的设计。本发明公开了一种使用聚焦离子束加工纳米网孔微流控器件的方法。包括如下步骤：1)利用KOH腐蚀掏空衬底背腔，使制备纳米网孔的区域悬空。2)设计“初始干扰”图形，并借助FIB将其预置在所得悬浮薄膜上，以诱导瑞利不稳定性方向。进行FIB大面积扫描，通过控制FIB能量、剂量、扫描布局、扫描时间以及驻留时间，制得悬浮的光滑表面纳米网孔薄膜结构。3)在制作纳米网孔上，通过淀积、溅射工艺以及与PDMS流道的键合，制得纳米网孔微流控器件。4)通过调节金属电极两端电压，控制金属网孔外介质层表面双电层的特性，可对溶液中目标物质的控制与检测。5)通过精确控制纳米网孔尺寸参数，进一步增强器件控制与检测的能力和适用性。

主权项

一种基于聚焦离子束和MEMS加工方法的纳米网孔薄膜微流控器件的设计，包括如下步骤：1)准备并清洗所选用的衬底，在衬底上淀积制备纳米网孔所需的薄膜材料以及相关的保护层。2)将所要加工的目标薄膜材料悬空，并且定义相关图形和连接。将目标薄膜材料悬空的方法可以是使用牺牲层或者掏背腔。3)设计二维“初始干扰”图形，并借助FIB原位精密刻蚀加工能力将其预置在所得悬浮薄膜上，以诱导瑞利不稳定性方向。4)通过高能聚焦离子束扫描目标薄膜材料图形，因溅射作用对其进行减薄，同时，被辐照薄膜材料会由于能量交换而发生类流体性质的物质再分布效应，在瑞利不稳定原理控制下，变形成型出一定纳米结构。5)通过控制离子束作用的条件(如加速电压、轰击束流、作用时间等)以及目标薄膜材料的性质和初始图形，可形成不同尺寸参数的二维纳米网孔阵列结构。6)在加工成型的纳米网孔薄膜上保型淀积介质层(氧化硅或Parylene)。7)将保型淀积有介质层的悬浮纳米网孔薄膜与PDMS微结构键合在一起，形成通过该薄膜的微流道。8)从纳米网孔阵列结构周围引出电极，形成纳米网孔薄膜微流控器件。