C-MEMS工藝制備碳微結(jié)構(gòu)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(jié)合后，形成一種新的用于制備碳微結(jié)構(gòu)的“C-MEMS(Carbon-MEMS)”工藝，它流程簡單、成本低、可重復(fù)性強且結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活。該工藝制備出的碳微結(jié)構(gòu)具有較高深寬比、良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和機械性能、優(yōu)良的生物兼容性及化學(xué)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(jié)構(gòu)。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(yīng)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(shù)難點在于高深寬比光刻膠微結(jié)構(gòu)的重復(fù)制備，及控制熱解參數(shù)避免碳微結(jié)構(gòu)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(dá)2.5:1。SU-8 光刻膠膜經(jīng)過1000℃高溫?zé)峤夂箫@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(dá)93.6％。該工藝制備出的碳微電極陣列可應(yīng)用于微型電池、微型電化學(xué)傳感器、生物芯片等領(lǐng)域。 3. 在柱狀碳微電極陣列的基礎(chǔ)上，通過恰當(dāng)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(luò)、碳纖維等復(fù)雜的三維碳微結(jié)構(gòu)。這些懸浮碳微結(jié)構(gòu)為微電子及生物傳感領(lǐng)域的電連接問題提供了新思路。 4. 最后本文