SU-8微納米流體通道制作方法研究.pdf

1、近年來，聚合物微/納流控系統(tǒng)及其相關的制作應用研究成為引入注目的前沿領域，因為流體通道尺寸與溶解在流體中的分子或者離子相近，對此系統(tǒng)的研究不僅可以在納米流體傳輸理論上形成突破，其研究成果在DNA操縱及蛋白質分離、藥物釋放技術、生命科學、離子傳輸、電泳及電滲系統(tǒng)等諸多領域都有著重要的應用。
　　 如何高精度、低成本實現(xiàn)具有納米尺度的溝槽結構及其頂部密封形成納米通道，是納米流體系統(tǒng)制作和應用需要面對的首要關鍵問題。SU-8光刻膠具有

2、良好的化學穩(wěn)定性，機械強度、光學透明性及微加工性能，是制作微流體系統(tǒng)理想材料。然而，由于常規(guī)光刻技術制作SU-8納米結構的局限，利用SU-8膠制作納米尺寸通道的研究并不多見。本論文針對SU-8微納米通道制作方法進行研究，主要包括以下內容：
　　 (1)壓印模板及溝槽制作研究：包括利用全息結合濕法在SOI硅片上制作光滑納米壓印模板，全息法可以大面積制作納米尺寸光柵而濕法可以限制線條粗糙度(LER)，形成接近原子光滑度側壁的模板，并

3、利用SU-8復制模板高深寬比結構。同時也制作了PDMS軟壓印模板，軟模板的使用方便了自支撐SU-8流體系統(tǒng)的制作。
　　 (2)熱鍵合技術研究：提出利用雙層膠作為鍵合層進行熱鍵合，大大提高了工藝的寬容度，實現(xiàn)了SU-8納米通道的制作，并通過對粘附層厚度的調整實現(xiàn)對通道高度控制。
　　 (3)其他可控通道密封方法研究：利用薄膜角度沉積方法密封通道，通過對沉積角度調整達到對通道寬度的控制；同時提出了正負膠復合顯影方法制作納米

4、通道，通過光刻膠灰化及正負膠顯影工藝制作微米至納米尺寸的通道，并能實現(xiàn)通道的尺寸控制。
　　 (4)實現(xiàn)樣品池-納米溝槽微納復合結構的加工:制作了組合光刻-壓印模板，并利用模板不同部分具有的不同功能，實現(xiàn)樣品池和納米通道的一次成型，制作了微納米流體系統(tǒng)。同時利用PDMS軟模板及PDMS犧牲層，設計并制作了自支撐SU-8流體系統(tǒng)。最后利用稀釋的紅墨水對納米通道進行流體流動速度填充測試，結果表明通道材料接觸角越小，水力半徑越大，流速