【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字微流控和传感器，具体涉及一种eg cnt-fet(extended-gate carbon nanotube field-effect transistor)与数字微流控的集成芯片、制备方法及应用。
技术介绍
1、目前，微流控技术己逐渐成为科学研究领域和产业化推动的有力工具。作为微纳尺度的流体操控技术，微流控技术的微米结构显著增大了流体与环境的接触比例，改善了流体内部的动力学，使得其分析性能远超于宏观体系。并且，分析体积的微型化也减少了试剂的消耗，显著降低了分析成本。此外，由于其不受空间限制，易于实现高通量分析，也在一定程度上实现了分析系统的微型化和集成化。
2、在数字微流控中，离散的液滴是通过电极阵列对液滴施加电场来进行操纵的。与连续微流体不同，不需要在芯片上构建微通道、微泵阀或微混合器等微纳器件，每种样品和试剂都可以通过离散的液滴单独寻址，这有助于对生化反应的精细控制。数字微流控装置已经成功演示了生物实验，如蛋白质组样品纯化，聚合酶链反应和芯片上的细胞培养。
3、然而，对于芯片上的实验室平台，其需要一种能够与分析目标材料的传感器部件相结合的数字微流控装置。由于数字微流控与外部光学传感模块或表面等离子体共振相结合，需要一个庞大的传感器和分析工具，仪器设备复杂也使得集成起来有一定难度，且集成平台的效果并不是特别理想。
4、基于此，本专利技术设计了一种eg cnt-fet与数字微流控的集成芯片、制备方法及应用以解决上述问题。
技术实现思路p>
1、针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了一种eg cnt-fet与数字微流控的集成芯片、制备方法及应用。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、一种eg cnt-fet与数字微流控的集成芯片的制备方法，包括以下步骤：
4、一、延栅碳纳米场效应晶体管的制备
5、1.1、取晶圆，其底层是硅衬底，上面是一层二氧化硅，二氧化硅上面再沉积一层碳纳米管，作为eg cnt-fet的沟道材料；裁成碳基硅片，然后经冲洗、吹干、烘烤处理；
6、1.2、采用双层胶工艺处理碳基硅片；
7、1.3、在碳基硅片上曝光出相应的数字微流控电极，包括驱动电极、储液池电极、检测电极图案和晶体管的源极、漏极，经显影、定影后吹干；
8、1.4、吹干后的碳基硅片镀一层钛钯金电极，然后剥离，剥离完后冲洗表面；
9、1.5、光刻胶保护源漏沟道区域，其他区域的光刻胶去除；在芯片的源、漏电极之间形成沟道；驱动电极为十字镖电极；
10、1.6、利用电子束镀膜仪在芯片表面镀一层钇，置于退火炉中退火，接着再用同样的方法镀一层钇、退火，栅介质层采用氧化钇层；
11、1.7、镀延栅电极：曝光出对应的延栅图案，再镀一层钛钯金电极，然后剥离，剥离完冲洗芯片表面，即可得到延栅碳纳米场效应晶体管；
12、二、集成数字微流控芯片的制备
13、2.1、在制备好延栅碳纳米场效应晶体管后，紧接着制备数字微流控的介电层，旋涂光刻胶a，经前烘、中烘、显影、后烘处理；
14、2.2、旋涂好介电层后接着匀光刻胶b，经烘烤、曝光、显影、冲洗、吹干处理；
15、2.3、光刻胶显影、定影后，将芯片置于氧等离子体清洗机，打激光，紧接着匀疏水层，经前烘、剥离、吹干，剥离延栅中间部分的疏水层，使延栅中间部分变为亲水区域用于检测；芯片吹干后烘烤使teflon薄膜坚固成膜。
16、更进一步的，步骤1.1中，依次用丙酮、无水乙醇和水冲洗碳基硅片表面，清洗完用氮气枪吹干，再放在115℃的热板上烘烤3min，使碳基硅片的表面完全干燥。
17、更进一步的，步骤1.2中，下层胶为lor2000，匀胶转速为3000rpm，再置于165℃的热板上加热5min，该胶对紫外光不敏感，其主要用途是能够溶于显影液从而可以形成倒梯形结构，有利于后续金属电极层的剥离；
18、上层胶为正胶s1813，匀胶转速为4000rpm，再置于115℃的热板上加热1min，该胶对紫外光敏感，可用于器件的图形化转移。
19、更进一步的，步骤1.4中，ti/pd/au＝0.6/20/60nm；剥离8小时；剥离完用异丙醇冲洗表面。
20、更进一步的，步骤1.6中，在芯片表面镀一层3nm的钇，置于退火炉中270℃退火，接着再用同样的方法镀一层3nm钇、退火，钇退火后成为了氧化钇，作为栅介质层。
21、更进一步的，步骤2.1中，旋涂光刻胶su8-2005，预转800rpm/10s，正式匀胶转速3000rpm/60s，前烘95℃/3min，紫外曝光剂量为160mj/cm2，中烘95℃/6min，显影3min，后烘115℃/15min；su8显影后窗口大小小于延栅pad。
22、更进一步的，步骤2.2中，旋涂好su8介电层后接着匀光刻胶az4620，匀胶转速为2000rpm/60s，在110℃的热板上烘烤2min，再用紫外曝光剂量480mj/cm2，再用rzx-3038显影6min，超纯水冲洗1min，氮气吹干。
23、更进一步的，步骤2.3中，疏水层制备方法为：将6％teflon原液与氟油fc-40按1：1稀释，得到浓度为3％的teflon；
24、光刻胶az4620显影、定影后，将芯片置于氧等离子体清洗机，打激光15s，紧接着匀3％的teflon作为疏水层，预转800rpm/10s，正式匀胶转速3000rpm/60s，前烘110℃/2min，再泡rbl-3368剥离7min，ipa冲洗吹干，剥离延栅中间部分的疏水层，使延栅中间部分变为亲水区域用于检测；芯片吹干后用115℃烘烤5min，再用200℃烘烤15min，使teflon薄膜坚固成膜，疏水层剥离窗口大小小于su8显影后窗口。
25、一种eg cnt-fet与数字微流控的集成芯片，包括数字微流控单元与传感检测单元；
26、所述传感检测单元采用延栅碳纳米场效应晶体管；
27、所述延栅碳纳米场效应晶体管包括基底、源极、漏极、延栅电极和氧化钇栅介质层；所述数字微流控单元包括储液池电极、驱动电极、检测电极、介电层和下极板疏水层；
28、所述基底包括依次叠加的硅衬底、二氧化硅，以及在二氧化硅表面沉积的碳纳米管；基底上设有相对设置并隔开布置的源极、漏极、驱动电极、检测电极，源极和漏极之间的碳纳米管沟道层上设有由双层氧化钇沉积组成的氧化钇栅介质层；氧化钇栅介质层上设置延栅电极、介电层，介电层上设置下极板疏水层；ito玻璃下层导电面旋涂上极板疏水层，微液滴位于上极板疏水层与下极板疏水层之间。
29、一种所述的eg cnt-fet与数字微流控的集成芯片在离子检测中的应用。
30、有益效果
31、本专利技术芯片包括储液池区域、液滴运动区域、晶体管检测区域，利用可编程的数本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种EG CNT-FET与数字微流控的集成芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的碳纳米场效应晶体管与数字微流控的集成芯片的制备方法，其特征在于，步骤1.1中，依次用丙酮、无水乙醇和水冲洗碳基硅片表面，清洗完用氮气枪吹干，再放在115℃的热板上烘烤3min，使碳基硅片的表面完全干燥。
3.根据权利要求2所述的碳纳米场效应晶体管与数字微流控的集成芯片的制备方法，其特征在于，步骤1.2中，下层胶为LOR2000，匀胶转速为3000rpm，再置于165℃的热板上加热5min，该胶对紫外光不敏感，其主要用途是能够溶于显影液从而可以形成倒梯形结构，有利于后续金属电极层的剥离；
4.根据权利要求3所述的碳纳米场效应晶体管与数字微流控的集成芯片的制备方法，其特征在于，步骤1.4中，Ti/Pd/Au＝0.6/20/60nm；剥离8小时；剥离完用异丙醇冲洗表面。
5.根据权利要求4所述的碳纳米场效应晶体管与数字微流控的集成芯片的制备方法，其特征在于，步骤1.6中，在芯片表面镀一层3nm的钇，置于退火炉中270℃退火，接
6.根据权利要求5所述的碳纳米场效应晶体管与数字微流控的集成芯片的制备方法，其特征在于，步骤2.1中，旋涂光刻胶SU8-2005，预转800rpm/10s，正式匀胶转速3000rpm/60s，前烘95℃/3min，紫外曝光剂量为160mJ/cm2，中烘95℃/6min，显影3min，后烘115℃/15min；SU8显影后窗口大小小于延栅pad。
7.根据权利要求6所述的碳纳米场效应晶体管与数字微流控的集成芯片的制备方法，其特征在于，步骤2.2中，旋涂好SU8介电层后接着匀光刻胶AZ4620，匀胶转速为2000rpm/60s，在110℃的热板上烘烤2min，再用紫外曝光剂量480mJ/cm2，再用RZX-3038显影6min，超纯水冲洗1min，氮气吹干。
8.根据权利要求7所述的碳纳米场效应晶体管与数字微流控的集成芯片的制备方法，其特征在于，步骤2.3中，疏水层制备方法为：将6％Teflon原液与氟油FC-40按1：1稀释，得到浓度为3％的Teflon；
9.一种根据权利要求8所述的制备方法制备得到的EG CNT-FET与数字微流控的集成芯片，其特征在于，包括数字微流控单元与传感检测单元；
10.一种根据权利要求1所述的EG CNT-FET与数字微流控的集成芯片在离子检测中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种eg cnt-fet与数字微流控的集成芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的碳纳米场效应晶体管与数字微流控的集成芯片的制备方法，其特征在于，步骤1.1中，依次用丙酮、无水乙醇和水冲洗碳基硅片表面，清洗完用氮气枪吹干，再放在115℃的热板上烘烤3min，使碳基硅片的表面完全干燥。
3.根据权利要求2所述的碳纳米场效应晶体管与数字微流控的集成芯片的制备方法，其特征在于，步骤1.2中，下层胶为lor2000，匀胶转速为3000rpm，再置于165℃的热板上加热5min，该胶对紫外光不敏感，其主要用途是能够溶于显影液从而可以形成倒梯形结构，有利于后续金属电极层的剥离；
4.根据权利要求3所述的碳纳米场效应晶体管与数字微流控的集成芯片的制备方法，其特征在于，步骤1.4中，ti/pd/au＝0.6/20/60nm；剥离8小时；剥离完用异丙醇冲洗表面。
5.根据权利要求4所述的碳纳米场效应晶体管与数字微流控的集成芯片的制备方法，其特征在于，步骤1.6中，在芯片表面镀一层3nm的钇，置于退火炉中270℃退火，接着再用同样的方法镀一层3nm钇、退火，钇退火后成为了氧化钇，作为栅介质层。
6.根据权利要求5所述的碳纳米场...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹觉先，王思，刘志辉，刘逸为，刘晓峰，张志勇，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：
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