C-MEMS工藝制備碳微結構實驗研究.pdf

1、以光刻膠作為有機前驅(qū)物的熱解成碳工藝與厚膠光刻工藝結合后，形成一種新的用于制備碳微結構的“C-MEMS(Carbon-MEMS)”工藝，它流程簡單、成本低、可重復性強且結構設計靈活。該工藝制備出的碳微結構具有較高深寬比、良好的導電、導熱和機械性能、優(yōu)良的生物兼容性及化學惰性。本文研究了C-MEMS工藝原理，優(yōu)化了原有工藝，制備出了性能良好的柱狀碳微電極陣列，并發(fā)展該工藝制備得到懸浮碳微結構。本文的主要內(nèi)容包括： 1. 綜述了C-

2、MEMS工藝的研究現(xiàn)狀，闡述了其廣泛的應用范圍。對其核心工藝：厚膠光刻及光刻膠熱解進行了分析研究，確定了技術難點在于高深寬比光刻膠微結構的重復制備，及控制熱解參數(shù)避免碳微結構畸變或脫層。 2. 選用SU-8 2100(Micro Chem)型光刻膠作為起始材料進行實驗，成功制備出了高100μm的柱狀碳微電極陣列，其單個柱狀電極深寬比可達2.5:1。SU-8 光刻膠膜經(jīng)過1000℃高溫熱解后顯示出玻璃碳的特性，其方塊電阻約為2.5

3、?/□，電阻率約為1.56×10-5?·m，微區(qū)成分分析顯示其含碳率高達93.6％。該工藝制備出的碳微電極陣列可應用于微型電池、微型電化學傳感器、生物芯片等領域。 3. 在柱狀碳微電極陣列的基礎上，通過恰當控制曝光、顯影和烘烤等工藝參數(shù)，以及向SU-8 膠摻入納米Ni 粉進行摻雜改性等方法，制得了懸浮碳帶、碳網(wǎng)絡、碳纖維等復雜的三維碳微結構。這些懸浮碳微結構為微電子及生物傳感領域的電連接問題提供了新思路。 4. 最后本文