采用磁控溅射和离子注入结合的制备生物传感材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用磁控溅射和离子注入结合的制备生物传感材料的方法。该方法具体如下：玻璃基底和靶材ITO的预处理：制取玻璃基底备用，对玻璃基底和靶材ITO分别进行清洗；将预处理好的玻璃基底和靶材ITO放入磁控溅射镀膜机，采用射频溅射靶在氩气气氛中，依次控制磁溅射时间、功率、压强，将靶材ITO镀膜至玻璃基底表面并作为离子注入基底；将离子注入基底依次用砂子打磨并抛光，再用丙酮、无水乙醇超声波清洗后干燥备用；采用离子注入机进行Pt离子注入，控制注入角度、真空度、加速电压和剂量，最终得到生物传感材料。本发明专利技术制备方法简单，极大地满足了各种新型电子元器件发展的需求，尺寸更加精细，掺杂量更加精确。

【技术实现步骤摘要】
采用磁控溅射和离子注入结合的制备生物传感材料的方法
本专利技术涉及生物传感材料的制备
，特别是一种采用磁控溅射和离子注入结合的制备生物传感材料的方法。
技术介绍
选用的ITO材料具有良好导电性和透明性，以此作为磁控溅射的靶材，满足制备的生物传感材料的要求。磁控溅射在某种程度上可以认为是镀膜技术中最突出的成就之一。它具备磁射率高，基片温升低、膜基结合力好、装置性能稳定、操作控制方便等优点。可以大面积，均匀的镀膜。而离子注入技术是一种把掺杂剂的原子引入固体中的一种材料改性方法。化学上纯净，工艺上精确可控(注入离子的深度和浓度分布精确可控，注入离子时的衬底温度可以自由选择)，可以大面积均匀注入。在解决膜基结合问题方面具有独特的优势，注入元素与基体融为一体，不形成新的界面，不存在膜脱落的问题，能在原子级的范围内调整材料表面的成分和结构，从而精确控制材料表面和界面特性。近年来，各种制备电极材料的方法，包括脉冲电化学沉积等传统均被尝试，然而导电效果均不理想，且掺杂量不易调控，合成材料性能不均一恒定，难以满足新型电子元器件发展的需求。文献1(ElectrochemicaActa，2013，100(2013):164–170)报道了一种以脉冲电化学沉积制备电极材料的方法，将Pt以脉冲电化学沉积的方式镀到氧化铟锡表面，所制备的电极材料具有很好的导电性，但是该方法操作条件不易控制，Pt分布不均匀，时间依赖性大。文献2(ElectrochemistryActa，2012，75(2012):414–419)报道了将Pt离子注入ITO作为电极，以及所得电极对于亚硝酸盐和过氧化氢的安培传感器的应用，文献中研究了Pt/ITO作为传感材料的性能，验证了实验的可行性。但是现有技术中，由于传统电化学方法过程不可控制，化学上难以保持绝对纯净，膜基结合等一系列问题，导致了合成材料性能不够均一稳定；且导电效果已达临界，难以取得突破性进展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备方法简单、制备工艺精确可控的采用磁控溅射和离子注入结合的制备生物传感材料的方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种采用磁控溅射和离子注入结合的制备生物传感材料的方法，具体步骤如下：步骤1，玻璃基底和靶材ITO的预处理：制取玻璃基底备用，对玻璃基底和靶材ITO分别进行清洗；步骤2，将预处理好的玻璃基底和靶材ITO放入磁控溅射镀膜机，采用射频溅射靶在氩气气氛中，依次控制磁溅射时间、功率、压强，将靶材ITO镀膜至玻璃基底表面并作为离子注入基底；步骤3，将离子注入基底依次用砂子打磨并抛光，再用丙酮、无水乙醇超声波清洗后干燥备用；步骤4，采用离子注入机进行Pt离子注入，控制注入角度、真空度、加速电压和剂量，最终得到生物传感材料。进一步地，步骤1所述对玻璃基底和靶材ITO分别进行清洗，具体为：所述的玻璃基底和靶材ITO分别依次用丙酮和95％的乙醇溶液擦拭2-3次，最后用氮气吹干。进一步地，步骤2所述磁溅射时间为30s～180s；磁溅射功率为20W～80W；磁溅射压强为5Pa～20Pa。进一步地，步骤4所述Pt离子注入的注入角度为45°，注入时真空度为1.5*10-3Pa，注入加速电压为10kV～30kV，注入剂量为1*106icons/cm2或1*1016icons/cm2。作为一种优选示例，步骤2所述的磁溅射时间为60s。作为一种优选示例，步骤2所述的磁溅射功率为40W。作为一种优选示例，步骤2所述的磁溅射压强为15Pa。作为一种优选示例，步骤4中所述的注入加速电压为30kV。作为一种优选示例，步骤4中所述的注入剂量为1*1016icons/cm2。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)制备方法简单，极大地满足了各种新型电子元器件发展的需求，尺寸更加精细，掺杂量更加精确；(2)使用具有良好导电性和透明性的氧化铟锡作为磁控溅射的靶材，通过控制磁控溅射时间、功率、压强来获得性能优异的材料，再将铂注入到被ITO包覆的玻璃内部，充分利用了离子注入技术化学上纯净，工艺上精确可控的优点；(3)采用磁控溅射和离子注入相结合的方法，最终得到的生物传感材料，可应用于电极材料、超级电容器及生物传感器包覆材料等领域中。附图说明图1是本专利技术实施例6中得到的电化学生物传感材料的XPS谱图。具体实施方式本专利技术采用磁控溅射和离子注入相结合的制备生物传感材料的方法，该材料是通过磁控溅射的方式将靶材ITO均匀负载在玻璃的表面，形成一层包覆膜，以此作为离子注入的基底。再采用离子注入的方法将铂注入到友ITO涂层的玻璃内部，形成一层导电膜，使其具有良好的导电性能。本专利技术采用磁控溅射和离子注入结合的制备生物传感材料的方法，具体步骤如下：步骤1，玻璃基底和靶材ITO的预处理：制取一定大小的玻璃基底备用，对玻璃基底进行清洗，分别用丙酮和酒精擦拭干净用氮气吹干，等待下一步磁溅射。同时依次用丙酮和95％的乙醇溶液对一定尺寸的靶材擦拭2-3次，最后用氮气吹干。最后将清洗干净的靶材ITO和玻璃基底快速放置好并降下溅射室仓盖，溅射室抽真空防止靶材ITO和基底表面的再次污染。步骤2，将预处理好的玻璃基底和靶材ITO放入磁控溅射镀膜机，采用射频溅射靶在氩气气氛中，依次控制磁溅射时间、功率、压强，将靶材ITO镀膜至玻璃基底表面并作为离子注入基底；所述磁溅射时间、功率、压强，分别是：磁溅射时间为30s～180s；磁溅射功率为20W～80W；磁溅射压强为5Pa～20Pa。步骤3，将离子注入基底依次用砂子打磨并抛光，再用丙酮、无水乙醇超声波清洗后干燥备用；步骤4，采用离子注入机进行Pt离子注入，控制注入角度、真空度、加速电压和剂量，最终得到生物传感材料；所述Pt离子注入的注入角度为45°，注入时真空度为1.5*10-3Pa，注入加速电压为10kV～30kV，注入剂量为1*106icons/cm2或1*1016icons/cm2。步骤1中，所述的玻璃基底和靶材ITO分别用丙酮和95％的乙醇溶液分别擦拭2-3次，最后用氮气吹干。步骤2中，磁溅射时间30s，60s，90s，120s，150s，180s；磁溅射功率20W，40W，80W；磁溅射压强5Pa，10Pa，15Pa，20Pa。步骤3中，所述的离子注入样品为镀覆ITO薄膜的玻璃基底，具有良好导电性和透明性。步骤4中，所述的离子注入过程的注入角度为45°，注入时真空度为1.5*10-3Pa，控制注入加速电压为依次为10kV，20kV，30kV，注入剂量为1*106icons/cm2，1*1016icons/cm2。优选地，步骤2中，所述的磁溅射时间为60s。优选地，步骤2中，所述的磁溅射功率为40W。优选地，步骤2中，所述的磁溅射压强为15Pa。优选地，步骤4中，所述的注入加速电压为30kV。优选地，步骤4中，所述的注入剂量为1*1016icons/cm2。以下结合实施例和附图对本专利技术作进一步详述。实施例1制取一定大小的玻璃基底备用，对玻璃基底进行清洗，分别用丙酮和酒精擦拭干净用氮气吹干，等待下一步磁溅射。同时依次用丙酮和95％的乙醇溶液对一定尺寸的靶材擦拭2-3次，最后用氮气吹干。最后将清洗干净的靶材ITO和玻璃基底快速放置好并降下溅射室仓盖，溅射室抽真空防止靶材ITO和基底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用磁控溅射和离子注入结合的制备生物传感材料的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，玻璃基底和靶材ITO的预处理：制取玻璃基底备用，对玻璃基底和靶材ITO分别进行清洗；步骤2，将预处理好的玻璃基底和靶材ITO放入磁控溅射镀膜机，采用射频溅射靶在氩气气氛中，依次控制磁溅射时间、功率、压强，将靶材ITO镀膜至玻璃基底表面并作为离子注入基底；步骤3，将离子注入基底依次用砂子打磨并抛光，再用丙酮、无水乙醇超声波清洗后干燥备用；步骤4，采用离子注入机进行Pt离子注入，控制注入角度、真空度、加速电压和剂量，最终得到生物传感材料。

【技术特征摘要】
1.一种采用磁控溅射和离子注入结合的制备生物传感材料的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，玻璃基底和靶材ITO的预处理：制取玻璃基底备用，对玻璃基底和靶材ITO分别进行清洗；步骤2，将预处理好的玻璃基底和靶材ITO放入磁控溅射镀膜机，采用射频溅射靶在氩气气氛中，依次控制磁溅射时间、功率、压强，将靶材ITO镀膜至玻璃基底表面并作为离子注入基底；步骤3，将离子注入基底依次用砂子打磨并抛光，再用丙酮、无水乙醇超声波清洗后干燥备用；步骤4，采用离子注入机进行Pt离子注入，控制注入角度、真空度、加速电压和剂量，最终得到生物传感材料。2.根据权利要求1所述的采用磁控溅射和离子注入结合的制备生物传感材料的方法，其特征在于，步骤1所述对玻璃基底和靶材ITO分别进行清洗，具体为：所述的玻璃基底和靶材ITO分别依次用丙酮和95％的乙醇溶液擦拭2-3次，最后用氮气吹干。3.根据权利要求1所述的采用磁控溅射和离子注入结合的制备生物传感材料的方法，其特征在于，步骤2所述磁溅射时间为30s～180s；磁溅射功率为20W～80W；磁溅射压...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨加志，李文萍，陈春涛，刘晓慧，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32