本发明专利技术公开了一种制备微纳米流体系统的方法。该方法，包括如下步骤：１）在基底上制备薄膜热电偶阵列，得到薄膜热电偶阵列层；２）在所述步骤１）制备得到的薄膜热电偶阵列层上制备一层绝缘层ａ，并在所述绝缘层之上制备一层场调制层；３）在所述步骤２）制备得到的场调制层上制备一层绝缘层ｂ，并将所述绝缘层ｂ上制备一层微纳米通道层，封装后得到所述微纳米流体系统。本发明专利技术制作的微纳米流体测试系统带有局域温度测量与控制、可进行直流及高频电磁测量。该系统功能多样、结构紧凑且测试精度高，在物理、化学、生物等研究领域都有很好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。技术背景 随着微纳流体在物理、化学、生物等领域的研究发展和广泛应用，自然学科对 微纳流芯片的要求也越来越高，尤其是近年来纳流体学(在特征尺度为IOOnm的物体内 部或周围的流体的研究及应用)因其尺度效应明显，可实现单分子的分析、研究而备受 关注。目前生物、化学领域已在微量物质反应、分析方面借助微纳体系做出一定贡献， 但可以预见的是微纳流体系还有更长远的发展，我们甚至可以在该系统上实现对化学、 生物现象中的离子输运行为的模拟和观测，对推动相关学科发展都将产生难以估量的价 值和贡献，这在国内甚至国际都是出于前沿水平的研究。微纳米流体系统在生物、化学已有比较成熟的发展，芯片实验室 (Lab-on-a-chip) (A.Manz, et al.，Miniaturized total chemical analysis systems a novel concept for chemical sensing, Sensors and Actuators B, 1(1990), 244)及微全系统(micro total analytical system) (Weiwei Gong, Shengyong Xu，et al., Room temperature synthesis of K2Mo3O10 ‘ 3H20 nanowires in minutes, Nanotechnology，20(2009), 215603)已为业界所 熟知，但现阶段此类系统主要通过MEMS工艺进行制备，且功能较为单一，控制性能较 弱、表征手段有限，而涉及纳流体方面更是因为学科新兴的缘故，许多基础问题还未得 到明确结论。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微纳米流体系统(器件)及其制备方法。本专利技术提供的微纳米流体系统，由上至下依次为保护层、微纳米通道层、绝缘 层b、场调制层、绝缘层a、薄膜热电偶阵列层和基底。上述微纳米流体系统中，构成所述基底的材料为玻璃；构成所述绝缘层a的材料为SiO2或Si3N4 ；构成所述场调制层的材料为Au或Cr，优选Cr ；构成所述绝缘层b的材料为SiO2或Si3N4 ；构成所述微纳米通道层的材料为水溶性钼酸盐纳米线；所述水溶性钼酸盐纳米 线的长度为10微米至200微米，优选60微米至140微米，直径为20纳米至200纳米， 优选40纳米至160纳米；所述薄膜热电偶阵列层由相互嵌合的&薄膜层和Ni薄膜层组成；所述薄膜热电 偶阵列层的厚度为80-120nm,优诛IOOnm ；所述绝缘层a的厚度为30-100纳米，优选50纳米；所述场调制层的厚度为20-60nm，优选50nm ；所述绝缘层b的厚度为30-100纳米，优选50纳米；所述微纳米通道层的厚度为0.18-12 μ m，优选0.24 μ m。本专利技术提供的制备微纳米流体系统的方法，包括如下步骤1)在基底上制备薄膜热电偶阵列，得到薄膜热电偶阵列层；2)在所述步骤1)制备得到的薄膜热电偶阵列层上制备一层绝缘层a，并在所述 绝缘层a之上制备一层场调制层；3)在所述步骤2)制备得到的场调制层上制备一层绝缘层b，并将所述绝缘层b 上制备一层微纳米通道层，封装后得到所述微纳米流体系统。上述方法的步骤1)中，构成所述基底的材料为玻璃；所述薄膜热电偶阵列层由 相互嵌合的Cr薄膜层和Ni薄膜层组成；所述薄膜热电偶阵列层的厚度为80-120nm，优 选 1OOnm ；所述制备薄膜热电偶阵列层中Cr薄膜层的方法为在所述基底上制备一层光刻 胶层，干燥后，利用掩膜板进行紫外曝光，显影后，溅射一层Cr薄膜层，剥离后得到所 述薄膜热电偶阵列层中的Cr薄膜层；所述制备薄膜热电偶阵列层中Ni薄膜层的方法为 在已制备得到Cr薄膜层的基底上制备一层光刻胶层，干燥后，利用掩膜板进行紫外曝 光，显影后，溅射一层Ni薄膜层，剥离后得到所述薄膜热电偶阵列层中的Ni薄膜层；其中，上述制备Cr薄膜层和Ni薄膜层的方法中，所述制备光刻胶层的方法为 旋涂法，所述旋涂步骤中，转速为3500-4500rpm，优选4000rpm，时间为50s_80s，优 选1分钟；所述光刻胶为5350型光刻胶，所述光刻胶层的厚度为800ηιη-1.5μιη，优选 Iym;所述干燥步骤中，温度为100-110°C，优选105°C，时间为25-35分钟，优选30 分钟；所述紫外曝光步骤中，紫外光强度为260-350W，优选300W，时间为2.3-2.6秒， 优选2.5秒；所述显影步骤中，显影液为由AR300-26显影液与水组成的混合液，所述 AR300-26显影液与水的体积比为1 5或1 7，优选由体积比为1 7的AR300-26 显影液与水组成的混合液，时间为50s-70s，优选为1分钟；所述溅射一层Cr薄膜层步 骤中，所述溅射方法为磁控溅射法，其中，背景真空为5e-6T0rr-le-7T0rr，优选1 e-7Torr， 溅射气体为Ar气，溅射气压为3mTorr-3.5mTorr，优选3mTorr，溅射时间根据不同仪器 速率而定；所述Cr薄膜层的厚度为95-105nm，优选lOOnm，所述Ni薄膜层的厚度为 95-105nm,优选lOOnm。该步骤中薄膜热电偶阵列层制备过程中所用掩膜板，是根据步 骤3)微纳米通道层的具体结构设计而得，不局限于某种掩膜板结构。所述步骤2)中，构成所述绝缘层a的材料为SiO2或Si3N4。为保证热电偶层与 步骤3)中所提及的在热电偶层正上方的微纳流体通道层能有较好的温度传递，所述绝缘 层a的厚度为30-100nm，优选50nm。构成所述场调制层的材料为Au或Cr，优选Cr， 所述场调制层的厚度为20-60nm，优选50nm。制备所述绝缘层a的方法为磁控溅射法，其中，背景真空度为 5e-6Torr-Ie -7Torr,优选le-7Torr，溅射气体为Ar气，溅射气压为3mTorr-3.5mTorr，优选 3mTorr,溅射时间根据不同仪器速率而定。制备所述场调制层的方法为在所述绝缘层a上制备一层光刻胶层，干燥后，利 用掩膜板进行紫外曝光，显影后，溅射一层Cr薄膜层，剥离后得到所述场调制层；所 述制备光刻胶层的方法为旋涂法，所述光刻胶为5350型光刻胶，所述光刻胶层的厚度为 800nm-1.5ym,优选1 μ m ；所述溅射一层Cr薄膜层步骤中，所述溅射方法为磁控溅射法，其中，背景真空度为5e-6T0rr-le-7T0rr，优选l^Torr，溅射气体为Ar气，溅射气压为 3mTorr-3.5mTorr,优选3mT0rr，溅射时间根据不同仪器速率而定；所述Cr薄膜层的厚度 为 20-60nm，优选 50nm。所述步骤3)中，构成所述绝缘层b的材料为SiO2或Si3N4，所述绝缘层b的厚 度为30-100nm，优选50nm。该绝缘层b的设置是用于防止金属栅与通道溶液接触。构 成所述微纳米通道层的材料为Micr0Chem公司的负胶SU-83010，并利用水溶性钼酸盐 纳米线作为牺牲材料形成纳米通道，构成所述微纳米通道层的材料为水溶性钼酸盐纳米 线；所述水溶性钼酸盐纳米线的长度为10微米至200微米之间，优选60微米至140微 米，直径为20纳米至200纳米，优本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微纳米流体系统，由上至下依次为保护层、微纳米通道层、绝缘层ｂ、场调制层、绝缘层ａ、薄膜热电偶阵列层和基底。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许胜勇，庄虔伟，吴修栋，刘海啸，龚巍巍，薛炯微，孙伟强，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11
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