【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集成电路领域，特别的涉及一种海洋生态多参数原位检测芯片。
技术介绍
1、重金属离子是指具有较高原子质量的金属元素的离子形式，如汞、铅、镉、铬等，海洋生态系统中重金属离子的主要来源包括工业废水、农药、矿山排放和船舶废水等。重金属离子对海洋生态系统具有多种危害，具有高毒性，可以对海洋生物产生直接的毒害作用，它们可以累积在生物体内，影响其生长发育、繁殖能力和免疫系统等功能，甚至导致慢性毒性和死亡。珊瑚礁、红树林、海草床是最受关注的三大海洋生态系统，珊瑚礁作为全球初级生产力最高的生态系统之一，近四分之一种类的海洋生物依靠珊瑚礁繁衍生息。有研究表明，海水中的重金属如锌、镉、铅、铜等达到一定浓度会显著降低珊瑚配子的受精成功率。
2、综上，目前需要一种能够原位检测海水中重金属离子参数，及海水其他参数的多参数检测器件。
技术实现思路
1、为解决以上
技术介绍
中提出的技术问题，本专利技术提供一种海洋生态多参数原位检测芯片。该芯片以更小的面积实现海水重金属离子的检测，且敏感的片上器件可进一步降低检测下限，从而提升检测的动态灵敏度。
2、本专利技术采用以下技术方案实现：一种海洋生态多参数原位检测芯片，包括重金属检测芯片模块，所述重金属检测芯片模块自上而下依次包括铬层、金层和钛层；其中所述铬层厚度为5～10nm，所述金层厚度为50～60nm，所述钛层厚度为5～10nm。
3、其中，使用含有金元素的芯片来检测海水中的重金属离子，是基于电化学方法的原理，将芯片设
4、作为上述方案的进一步改进，所述重金属检测芯片模块还包括位于所述铬层上方的sio2层。
5、作为上述方案的进一步改进，所述重金属检测芯片模块还包括设置在所述铬层与所述sio2层上的若干金电极孔，所述金电极孔直径为5-6μm。
6、其中，通过在金电极表面形成氧化硅层并刻蚀出孔，可以增加金电极接触海水的比表面积，即海水能够在孔中停留更多的时间。这样做可以提高重金属离子在金电极表面的吸附量，从而提高检测的灵敏度。刻蚀出的金电极孔可以控制其尺寸和形状，使其仅暴露出金电极部分。这样做可以提高金电极对特定重金属离子的选择性，减少其他干扰物质的影响。此外，金电极与氧化硅层之间形成的界面可以提供更稳定的电化学环境。这有助于减少电化学噪声和背景信号，提高重金属离子检测的准确性和可靠性。并且氧化硅层的存在可以增强重金属离子与金电极之间的相互作用，从而增强电化学信号的响应。这有助于提高检测的灵敏度和准确性。特别的，若金电极表面污染或受损，可以通过重新制备氧化硅层和刻蚀孔的方式，方便地修复和再生金电极，延长其使用寿命。并且限制金电极孔直径为5-6μm，这样较小的孔直径可以限制溶液在孔内的扩散，使重金属离子更集中地与金电极接触，从而增加检测的灵敏度。
7、作为上述方案的进一步改进，所述金电极孔孔圆心之间间距为200-250μm。
8、其中，通过设置多个金电极孔并控制其间距，可以增加金电极表面的有效接触面积，从而提高重金属离子的吸附量。这可以增加重金属离子检测的灵敏度和准确性。相邻两个孔之间的间距为200微米，可以在微观尺度上提高重金属离子检测的空间分辨率。这有助于定位和区分不同区域或微环境中的重金属离子浓度差异。此外，设置相邻两个孔之间的间距可以减少相邻孔之间的干扰效应。例如，当检测含有多种重金属离子的复杂样品时，相邻孔之间的间距可以减少相互之间的相互作用和交叉干扰，提高检测的选择性和准确性。
9、作为上述方案的进一步改进，所述重金属检测芯片模块还包括设置在所述金电极孔上的敏感膜。
10、作为上述方案的进一步改进，所述敏感膜包括汞或铋中的其中一种。
11、其中，汞或铋作为敏感膜可以增强重金属离子与金电极之间的相互作用，从而增加检测信号的强度。这可以提高重金属离子检测的灵敏度，使得即使在低浓度下也能够可靠地检测到重金属离子的存在。并且，通过选择合适的敏感膜材料，可以增加对特定重金属离子的选择性。例如铋在重金属离子检测中具有较高的选择性，可用于检测铅离子，这有助于减少其他干扰物质的影响，提高检测的准确性和可靠性。此外，汞或铋作为敏感膜可以实现较快的响应和恢复，从而使得重金属离子检测可以更快速地进行。
12、作为上述方案的进一步改进，所述重金属检测芯片模块还包括设置在所述sio2层且覆盖所述敏感膜的凝胶保护膜。
13、作为上述方案的进一步改进，所述凝胶保护膜包括琼脂。
14、其中，凝胶保护膜能够防止海水中的杂质破坏敏感膜，阻隔直径较大的颗粒物和有机质，但允许重金属离子通过。
15、作为上述方案的进一步改进，所述重金属检测芯片模块的检测区域为4000×2000μm2。
16、上述重金属检测芯片模块的面积极小，最大不超过15mm2，这使其能够更好地被设置在任意想要检测海水质量的位置，基本不受地域限制，且该大小的重金属检测芯片模块设置了足够多的金电极，以满足检测需要。
17、一种如上述任一项所述的海洋生态多参数原位检测芯片的制备方法，包括如下步骤：
18、s01.取4～6英寸的氧化硅片，厚度为300-400nm；
19、s02.磁控溅射所述铬层、金层和钛层；
20、s03.等离子体增强化学气相沉积所述sio2层；
21、s04.反应离子刻蚀所述sio2层，制得所述金电极孔；
22、s05.腐蚀所述铬层，制得所述金电极孔，且露出部分所述金层；
23、s06.去胶清洗。
24、其中，反应离子刻蚀是一种精确控制孔尺寸和形状的方法。通过调整刻蚀参数，如离子束能量、角度和时间等，可以实现对孔的直径、深度和形状的精确控制。这使得可以根据特定的需求定制所需孔的尺寸和形貌。反应离子刻蚀具有高加工精度，可以在亚微米尺度上制备孔。这对于微纳加工和纳米科技领域非常重要，例如在纳米电子器件和生物传感器中的应用。并且相对于传统的物理刻蚀方法，反应离子刻蚀对基底材料的表面污染和损伤较小。它可以实现较为光滑和无损伤的孔壁，有利于提高器件的性能和稳定性。
【技术保护点】
1.一种海洋生态多参数原位检测芯片，其特征在于，包括重金属检测芯片模块(1)，所述重金属检测芯片模块(1)自上而下依次包括铬层(101)、金层(102)和钛层(103)；其中所述铬层(101)厚度为5～10nm，所述金层(102)厚度为50～60nm，所述钛层(103)厚度为5～10nm。
2.如权利要求1所述的一种海洋生态多参数原位检测芯片，其特征在于，所述重金属检测芯片模块(1)还包括位于所述铬层(101)上方的SiO2层(104)。
3.如权利要求2所述的一种海洋生态多参数原位检测芯片，其特征在于，重金属检测芯片模块(1)还包括设置在所述铬层(101)与所述SiO2层(104)上的若干金电极孔(105)，所述金电极孔(105)直径为5-6μm。
4.如权利要求3所述的一种海洋生态多参数原位检测芯片，其特征在于，所述金电极孔(105)孔圆心之间间距为200-250μm。
5.如权利要求3所述的一种海洋生态多参数原位检测芯片，其特征在于，所述重金属检测芯片模块(1)还包括设置在所述金电极孔(105)上的敏感膜(106)。
<...【技术特征摘要】
1.一种海洋生态多参数原位检测芯片，其特征在于，包括重金属检测芯片模块(1)，所述重金属检测芯片模块(1)自上而下依次包括铬层(101)、金层(102)和钛层(103)；其中所述铬层(101)厚度为5～10nm，所述金层(102)厚度为50～60nm，所述钛层(103)厚度为5～10nm。
2.如权利要求1所述的一种海洋生态多参数原位检测芯片，其特征在于，所述重金属检测芯片模块(1)还包括位于所述铬层(101)上方的sio2层(104)。
3.如权利要求2所述的一种海洋生态多参数原位检测芯片，其特征在于，重金属检测芯片模块(1)还包括设置在所述铬层(101)与所述sio2层(104)上的若干金电极孔(105)，所述金电极孔(105)直径为5-6μm。
4.如权利要求3所述的一种海洋生态多参数原位检测芯片，其特征在于，所述金电极孔(105)孔圆心之间间距为200-250μm。
5.如权利要求3所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡巍，于翼铭，姚旭，张停毅，刁尚祺，李毅，陈永顺，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：
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