SU-8微納米流體通道制作方法研究.pdf

1、近年來，聚合物微/納流控系統(tǒng)及其相關(guān)的制作應(yīng)用研究成為引入注目的前沿領(lǐng)域，因?yàn)榱黧w通道尺寸與溶解在流體中的分子或者離子相近，對(duì)此系統(tǒng)的研究不僅可以在納米流體傳輸理論上形成突破，其研究成果在DNA操縱及蛋白質(zhì)分離、藥物釋放技術(shù)、生命科學(xué)、離子傳輸、電泳及電滲系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。
　　 如何高精度、低成本實(shí)現(xiàn)具有納米尺度的溝槽結(jié)構(gòu)及其頂部密封形成納米通道，是納米流體系統(tǒng)制作和應(yīng)用需要面對(duì)的首要關(guān)鍵問題。SU-8光刻膠具有

2、良好的化學(xué)穩(wěn)定性，機(jī)械強(qiáng)度、光學(xué)透明性及微加工性能，是制作微流體系統(tǒng)理想材料。然而，由于常規(guī)光刻技術(shù)制作SU-8納米結(jié)構(gòu)的局限，利用SU-8膠制作納米尺寸通道的研究并不多見。本論文針對(duì)SU-8微納米通道制作方法進(jìn)行研究，主要包括以下內(nèi)容：
　　 (1)壓印模板及溝槽制作研究：包括利用全息結(jié)合濕法在SOI硅片上制作光滑納米壓印模板，全息法可以大面積制作納米尺寸光柵而濕法可以限制線條粗糙度(LER)，形成接近原子光滑度側(cè)壁的模板，并

3、利用SU-8復(fù)制模板高深寬比結(jié)構(gòu)。同時(shí)也制作了PDMS軟壓印模板，軟模板的使用方便了自支撐SU-8流體系統(tǒng)的制作。
　　 (2)熱鍵合技術(shù)研究：提出利用雙層膠作為鍵合層進(jìn)行熱鍵合，大大提高了工藝的寬容度，實(shí)現(xiàn)了SU-8納米通道的制作，并通過對(duì)粘附層厚度的調(diào)整實(shí)現(xiàn)對(duì)通道高度控制。
　　 (3)其他可控通道密封方法研究：利用薄膜角度沉積方法密封通道，通過對(duì)沉積角度調(diào)整達(dá)到對(duì)通道寬度的控制；同時(shí)提出了正負(fù)膠復(fù)合顯影方法制作納米

4、通道，通過光刻膠灰化及正負(fù)膠顯影工藝制作微米至納米尺寸的通道，并能實(shí)現(xiàn)通道的尺寸控制。
　　 (4)實(shí)現(xiàn)樣品池-納米溝槽微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的加工:制作了組合光刻-壓印模板，并利用模板不同部分具有的不同功能，實(shí)現(xiàn)樣品池和納米通道的一次成型，制作了微納米流體系統(tǒng)。同時(shí)利用PDMS軟模板及PDMS犧牲層，設(shè)計(jì)并制作了自支撐SU-8流體系統(tǒng)。最后利用稀釋的紅墨水對(duì)納米通道進(jìn)行流體流動(dòng)速度填充測試，結(jié)果表明通道材料接觸角越小，水力半徑越大，流速