本发明专利技术公开了一种微流控器件及其制备方法；微流控器件包括衬底、涂覆于衬底上的缓冲层、附着于缓冲层上的压电层、光刻于压电层上的电极层、涂覆于电极层上的介质层以及涂覆于介质层上的疏水层；电极层中的电极包括网状电极以及多个均匀排列分布于所述网状电极的四周的叉指换能器；网状电极由互相连接的电极块组成。叉指换能器的电极结构可以是单叉指、双叉指或SPUDT结构。本发明专利技术提供的微流控器件集成了声波驱动和EWOD两种驱动方式，可降低液滴驱动电压和声波驱动功率，更有效简化芯片制作工艺，降低制造成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微流控技术应用领域，更具体地，涉及。
技术介绍
微流控器和传感器是芯片实验室(Lab-on-a-chip)的核心器件，用以实现其样本处理和检测分析两项基本功能。芯片实验室是指在一块几平方厘米的微型基板上制作溶液流动的微小通道网络，完成生化操作和检测，用以取代常规生化实验室的各种功能，可广泛用于医药、生化、环境等领域。微流控器件实现对样品的运输、混合、分离等处理，分为连续微流控技术和数字微流控技术。数字微流控技术进行离散操作，可实现大规模的不同液滴的并行处理，大幅度提高操作效率。工作在微纳米尺度的数字微流控技术一般通过电泳，热毛细作用，电润湿，磁 性等，对表面张力进行控制以实现对微流体的操控。近年来，随着其他驱动机制的缺陷逐渐显现，如驱动力小，难以集成液体反应器、分离器和其他功能元件等，对于声表面波(SAW)微流控器件的研究才逐渐成为热点。SAW在微流控
获得了广泛关注，SAff微流控技术是利用声速在固态衬底和表面流体中的不匹配，将能量从高频声表波中传送到液滴中，称之为声流动作用。现有技术I公开了一种以声表面波为能量源的微反应器及其反应方法，包括压电基片、用于容纳甘油微流体的PDMS微槽和用于容纳待反应物的PDMS微容器。PDMS微槽内的甘油与声表面波作用，具有给反应环境进行加热的功能。压电基片工作表面位于叉指换能器激发的声表面波的声传输路径上设有性质均一的疏水层。现有技术2公开了一种在两个微流控芯片之间实现数字微流体输运的装置及方法。其通过压电基片上的叉指换能器提供能量，使液滴在不同微流控芯片上的疏水层之间流动。该专利技术不同声传输路径上涂覆的是均一的同种类疏水材料(Teflon AF1600)。声表面波的明显优势是驱动力大，运算速度快，电极网络简单，而且也可以用于连续微流控技术，但是其缺点在于难以简单的对流体进行精确控制。介质上电润湿(EWOD)技术通过在介质层下面的电极阵列和液滴上施加电势来改变液滴与厌水层表面润湿特性，从而局部地改变液滴和固体表面的接触角，使得液滴两端产生不对称的形变，实现液滴的驱动。固液界面接触角可由Lippman-Young方程描述。现有技术3公开了一种利用EWOD技术改进微流体技术测试的方法，通过在被测物浓缩步骤中使用EWOD技术使固着的液滴蒸发以及控制洗液液滴重复通过来作为降低非特异性结合的手段。现有技术4公开了一种基于介质上电润湿效应的数字微流控器件及其控制方法。通过在传播路径上的相邻两个电极之间加上交替变换的电压，使液滴在不同电压的电极上浸润程度不同，通过表面张力的作用实现液滴在多个电极间的运动。EWOD器件的最大优势在于其工作电流很小，因此功耗很小，但是工作电压过高一直是EWOD微流控器件面临的主要问题。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种微流控器件，旨在解决现有的微流控器件难以精确控制流体，工作电压过高的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种微流控器件，包括衬底、涂覆于所述衬底上的缓冲层、附着于所述缓冲层上的压电层、光刻于所述压电层上的电极层、涂覆于所述电极层上的介质层以及涂覆于所述介质层上的疏水层。更进一步地，在所述压电层与所述电极层之间还包括附着于所述压电层表面的保护层。更进一步地，所述电极层中的电极包括网状电极以及多个均匀排列分布于所述网状电极的四周的叉指换能器；所述网状电极由互相连接的电极块组成。更进一步地，所述网状电极通过排布引线引出焊盘，所述焊盘用于连接外部的脉冲高频电压。·更进一步地，所述叉指换能器的电极结构可以是单叉指、双叉指、SPUDT结构或声聚焦型。更进一步地，所述叉指换能器的电极材料为钽、铝、银或金。本专利技术提供的微流控器件集成了声波驱动和EWOD两种驱动方式，可降低液滴驱动电压和声波驱动功率，更有效简化芯片制作工艺，降低制造成本。本专利技术还提供了一种制备上述的微流控器件的方法，包括下述步骤SI :通过热氧化或溅射的方法在单晶硅衬底上形成Si02缓冲层；S2 :通过溅射或激光脉冲沉积方法在所述Si02缓冲层上形成压电层；S3:通过蒸镀或溅射方法在所述压电层上形成金属电极层，并采用干法刻蚀成电极图形；S4 :通过常温氧化法在所述金属电极层上形成Ta205隔离层；S5 :在所述Ta205隔离层上涂覆Si3N4保护层；S6 :通过旋涂的方式在所述Si3N4保护层上形成疏水薄膜层；并烘焙后获得所述微流控器件。更进一步地，在步骤S2中，所述压电层为ZnO层或AlN层；所述压电层的厚度为50nm_350nmo更进一步地，在步骤S3中，所述金属电极层采用的电极材料为钽、铝、银或金。更进一步地，在步骤S3中，所述电极图形由网状电极和多个均匀排列分布于所述网状电极四周的叉指换能器组成。本专利技术提供的微流控器件的制备方法在压电层上蒸镀金属电极层，并通过干法刻蚀成电极图形；电极图形由网状电极和多个均匀排列分布于所述网状电极四周的叉指换能器组成；在电极层上形成Ta205隔离层后涂覆Si3N4保护层；最后旋涂一层疏水薄膜，使器件表面常态下呈疏水态。有效简化了制作工艺，降低制造成本。本专利技术仅需简单的工艺即可同时集成两种微流控功能，特别是采用钽电极时光刻工艺仅需一步；使用的硅衬底也有利于与现有工艺兼容，有助于实现与微检测等其它功能实现系统集成。附图说明图I是本专利技术实施例提供的微流控器件的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的微流控器件中电极结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的制备微流控器件的方法实现流程图；图4是本专利技术第一实施例提供的微流控器件中电极结构示意图；图5是本专利技术第二实施例提供的微流控器件中电极结构示意图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术属于微流控技术应用领域，具体涉及微流控器件的一种新型结构，该结构以娃为衬底，可以集声表面波驱动和EWOD驱动方式为一体,可用于片式实验室中微量液体的产生、驱动、分离、混合等。该微流控器件主要用于化学和生物实验检测领域。本专利技术提出的新型微流控器件的结构如图I所示，为了便于说明，仅示出了与本专利技术相关的部分，详述如下微流控器件包括衬底I、缓冲层2、压电层3、电极层5、介质层6和疏水层7 ;其中，缓冲层2涂覆于衬底I上，压电层3附着于缓冲层2上，电极层5光刻于压电层3上的，介质层6涂覆于电极层5上，疏水层7涂覆于介质层6上。其中，还包括保护层4，保护层4附着于压电层3表面。其衬底I采用单晶硅材料，在单晶硅上涂覆Si02缓冲层2，再在缓冲层2上制备压电层3，作为换能材料。Si02缓冲层可以改善压电层3与衬底I的晶格失配特性，有利于工艺的完成。由于压电层3活性很强，很容易被表面生物液体所腐蚀。我们拟根据需要在压电层3表面增加一层很薄的保护层4，既要能避免压电层3与生物液体直接接触，又要能保证高效的将声波能量传送到表面液滴。采用光刻技术制作电极层5。在电极层5上再涂覆一层介质层6，然后在介质层6上涂覆一层疏水层7。本专利技术提供的微流控器件集成声波驱动和EWOD两种驱动方式，可降低液滴驱动电压和声波驱动功率，更有效简化了芯片制作工艺，降低制造成本。在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微流控器件，其特征在于，包括衬底、涂覆于所述衬底上的缓冲层、附着于所述缓冲层上的压电层、光刻于所述压电层上的电极层、涂覆于所述电极层上的介质层以及涂覆于所述介质层上的疏水层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：傅邱云，周东祥，罗为，龚树萍，胡云香，郑志平，刘欢，赵俊，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。