SU-8光刻胶制作三维光子晶体

针对SU-8光刻胶应用于三维光子晶体的制作研究,本文提出并实现了对SU-8光刻胶的重要成分SU-8环氧树脂采用柱层析和高压液相色谱-尺寸排阻色谱法进行分离,分离结果表明SU-8环氧树脂分子量分布范围很大,从大约100～100000,包括SU-1、SU-2、SU-4、SU-6、SU-8多种组分及其混合物.采用分离后的SU-8和SU-6纯组分配制了性能优化的SU-8光刻胶,并总结了其最佳光刻工艺,结合干涉光刻技术制作了晶格常数为922nm的三维面心立方光子晶体结构.     

SU-8胶制备三维微电极结构研究

为了增大MEMS超级电容器电极结构的表面积,提高MEMS超级电容器的电荷存储能力,研究了利用SU-8胶制备高深宽比三维电极微结构.经过基片清洗、涂胶、前烘、曝光、后烘、显影、坚膜等过程,制备了深宽比为6的微结构.分析讨论了微结构制备过程中基底洁净度和升降温速度及曝光、显影时间等因素对结构制备的影响.实验结果表明,用SU...     

静电纺丝制备SU-8光刻胶纳米纤维及图案阵列

利用静电纺丝和紫外光刻技术直接制备了不同结构的SU-8光刻胶纳米纤维薄膜及图案阵列。通过光学显微镜和扫描电子显微镜表征了纳米纤维的形貌、尺寸及结构。结果表明,通过改变SU-8光刻胶的黏度可形成不同直径和形貌的纤维结构,其中用SU-8 3010和SU-8 3050光刻胶制备的纳米纤维具有最优的形貌,其平均直径分别为470 nm和610nm。利用带有长方形缺口的铝箔和同轴电纺的方法分别制备了平行趋向和空心结构的纳米纤维。通过紫外光刻过程,可将SU-8纳米纤维加工成点阵、条状等不同形貌的图案阵列或结构,有望用作细胞培养研究的功能基底材料。     

SU-8光刻胶与Ni基底结合性的分子模拟

运用分子动力学模拟软件Materials Studio针对SU-8胶与Ni基底的结合性进行模拟分析,计算了不同前烘温度下SU-8胶与Ni(100)面的结合能,发现在343K的前烘温度下,光刻胶与基底的界面结合能达到最大,说明此时界面结合最好。通过对SU-8胶与Ni基底的相互作用能分析,发现影响结合能的主要因素是两种分子之间的范德华力,其中色散力起主要作用,其值是排斥力的近两倍。     

基于SU-8负胶的微流体器件的制作及研究

采用SU-8结构释放并键合玻片制作了多层结构的微流体芯片,探讨了影响芯片气密性和沟道堵塞的因素,并通过荧光显示验证,提供了一种快速、低成本的塑性微流体器件制作方法.     

超厚SU-8负胶高深宽比结构及工艺研究

采用新型SU-8光刻胶在UV-LIGA技术基础上制备了各种高深宽比MEMS微结构,研究了热处理和曝光两个重要因素对高深宽比微结构的影响,解决了微结构的开裂和倒塌等问题;优化了SU-8胶工艺,从而获得了最大深宽比为27：1的微结构。     

模糊神经网络在SU-8胶内应力研究中的应用

以薄膜内应力为指标,对SU-8负性光刻胶的工艺参数进行了优化．根据基片曲率法的原理,通过三因素三水平的正交实验,测量了9组不同工艺条件下SU-8胶层内应力的大小．引入模糊神经网络,对影响SU-8胶内应力的工艺参数进行了优化仿真研究．以正交实验数据为样本,对模糊神经网络进行训练,建立了SU-8胶内应力的大小与前烘温度、曝光剂量和后烘温度3个主要参数之间的预测模型．同时对网络预测结果进行了实验验证,两者结果基本吻合．利用网络优化结果,有效地降低了胶层内应力．     

用于PDMS微芯片塑性成型的SU-8模具制作工艺的优化

PDMS是制作微流控芯片的主要材料.PDMS芯片制作的主要方法是模塑法,模塑法要求有良好的塑性成型模具.SU-8以其良好的微加工特性,目前已广泛应用于微机械结构的制作,也用于PDMS塑性成型的模具.本文根据模具的特殊性,如平整、无裂纹、可多次使用等要求,研究了影响SU-8模具结构与基底材料硅片的黏附性和形成裂纹的因素,优化了SU-8微模具加工工艺,在以0.5℃/min进行升降温、210 mJ/cm2的曝光剂量、200℃条件下硬烘30min条件下得到较好的SU-8模具,提供了一种快速、复用性高、低成本的PDMS微芯片塑性成型的SU-8模具的制作方法.     

基于SU-8/PMMA双层胶技术的硅点阵结构制作

本文介绍了一种通过SU-8/PMMA双层胶制备硅点阵结构的方法,首先用PDMS模板压印带SU-8/PMMA双层胶的硅片,用ICP刻蚀后,得到具有内切结构的光刻胶掩膜,镀金属膜并去胶后,进行金属辅助化学湿法刻蚀,在硅片表面获得点阵结构。实验结果表明,通过该方法获得的硅点阵结构的反射率较平面硅有显著降低;该方法成本较低,过程简单,由于采用软压印和低压压印的方式,可实现硅点阵结构的大面积制备。     

基于MEMS技术的SU-8胶被动微阀片的设计与研制

为解决微流体在微流控芯片上的单向流动,进而实现生化反应的片上系统,采用微机电系统（MEMS）技术加工出SU-8胶微型阀片．SU-8胶阀片具有弹性模量和弹性常数低、开启压力小、反向泄漏小、易于加工等特点．从理论上分析了不同厚度（10μm,15μm,20μm,25μm）的微型阀片在不同压力作用下的挠度和应力分布,在相同尺寸和压力下,SU-8微阀片的挠度与传统的硅阀片的挠度相比要大10倍左右．讨论了有阻尼作用下的谐振频率以及过流特性。可知阀臂和阀座的尺寸是影响阀片性能的主要因素．给出了加工工艺,测试了阀片的正反向过流性能,以水作为工作物质,得到3种厚度阀片的过流曲线,其最大正向流速达到7000μL／min．     

Carbon nanotube integrated 3-dimensional carbon microelectrode array by modified SU-8 photoresist photolithography and pyrolysis

An integration strategy is devised for a reliable and scalable assembly of carbon nanotubes in photoresist-derived glassy-like carbon microelectrodes. The approach involves UV photolithography process with carbon nanotube monodispersed photoresist followed by high temperature pyrolysis process, and is versatile in yielding various 3-dimensional micro-nano integrated carbon microelectrode arrays. The morphology of the micro-nano integrated structures is characterized. The integrated microelectrodes demonstrate better electrical performance than the blank microelectrodes, showing potential applications in high-sensitive chemical and biological detection systems. The developed method represents a low-cost and facile way to mass production of carbon nanotube-integrated carbon microelectrode array.     

Young’s modulus and interlaminar fracture toughness of SU-8 film on silicon wafer

SU-8 cantilever beams deposited on the polished sides or unpolished sides of silicon wafers were fabricated by MEMS and bulk micro-machining techniques. Bending tests were conducted to measure the Young’s modulus and interface fracture toughness. The results indicate that the Young’s modulus is increasing as the width of specimens is increasing because the specimen quality becomes better. When the width of SU-8 cantilever beam is 400 μm, the Young’s modulus is about 3.5 GPa. On the other hand, since the interface between SU-8 and silicon wafer does not suffer the attack of etchant, the measured interface fracture toughness has no clear dependence on the specimen width. The averaged interface fracture toughness is about 25–30 J/m² for the polished interface and 15–20 J/m² for the unpolished interface.     

微流控芯片表面修饰及在蛋白质富集中的应用

应用分子自组装技术，在SiO2表面衍生活泼醛基，在SiO2表面有125nm的衍生物，衍生的醛基和氨基发生共价反应而将入免疫球蛋白G固定在二氧化硅表面，抗原抗体反应显示固定的抗体有活性。应用微加工技术加工含交叉排列的椭圆形微柱阵列的微流控芯片，有效增加内表面积和流体接触机会，用同样修饰方法修饰微流控芯片内表面并固定人免疫球蛋白G，流经管道的相应抗抗体和其发生反应而被吸附在管道表面，实现对该抗抗体的亲和富集，富集后荧光密度增加15倍。表面修饰技术能实现蛋白质在二氧化硅表面的固定并保持其生物活性，结合微流控芯片能实现对相应蛋白质的微量富集。     

弹性蛋白酶抑制剂筛选用蛋白质芯片和化合物阵列的设计与应用

介绍了用于筛选弹性蛋白酶抑制剂的化合物阵列(药物筛选生物芯片)的设计与应用.这种化合物阵列芯片由活性蛋白酶膜、化合物阵列及底物微阵构成.其主要原理是弹性蛋白酶与显色底物反应之后,可以催化底物转化为显色产物,根据颜色的差异,可以确定化合物是否对酶活性具有抑制作用以及抑制作用的强弱.为提高检测灵敏度,在反应系统中加入了与反应产物形成颜色反差的生物指示剂溴酚蓝作为背景.当酶与底物反应时,底物转化为黄色的产物,在背景色中呈现绿色;当酶活性被化合物抑制时,无黄色底物生成,点样点呈背景蓝色.使用该化合物微阵列方法对11680个化合物进行了筛选,发现了两个抑制作用较强的化合物,并通过常规的微孔板方法证明了筛选结果的准确性.说明化合物阵列蛋白质芯片方法是有效、灵敏的高通量筛选方法.     

Fabrication of Hierarchical Pillar Arrays from Thermoplastic and Photosensitive SU‐8

By exploiting the thermoplastic and photosensitive nature of SU‐8 photoresists, different types of hierarchical pillar arrays with variable aspect ratios are fabricated through capillary force lithography (CFL), followed by photopatterning. The thermoplastic nature of SU‐8 enables the imprinting of micropillar arrays with variable aspect ratios by CFL using a single poly(dimethylsiloxane) mold, simply by tuning the initial film thickness of SU‐8 on a substrate. The pillar array is subsequently photopatterned through a photomask, followed by post‐exposure baking above the glass transition temperature (T_g) of SU‐8. The pillars in the exposed region become highly crosslinked and, therefore, neither soluble nor able to reflow above T_g, whereas the pillars in the unexposed regions can reflow and flatten out. Two developing strategies are investigated after UV exposure of the SU‐8 pillar arrays including i) solvent development and drying and ii) thermal reflow to create bilevel hierarchical structures with short pillars and single‐level, dual‐scaled, high‐aspect‐ratio (up to 7.7) pillars in a microdot array, respectively.     

基于面阵CCD的高灵敏度微型光谱仪的设计与实现

面阵CCD具有灵敏度高、动态范围大的优点,适用于荧光测量、DNA测序、拉曼光谱分析和低光度检测,因此,研制基于面阵CCD的高灵敏度微型光纤光谱仪具有重要的实际价值。光学系统采用了优化后的交叉非对称型Czerny-Turner结构,并获得了1 nm的光学分辨率。结合DC-DC和LDO的设计方法,通过USB供电实现了6路电压输出的复杂电源系统设计; 通过Verilog HDL完成了CCD驱动时序设计; 采用Altera公司的EPM7064芯片实现了驱动信号输出。CCD输出的视频信号经双相关采样的高速16位AD芯片AD9826转换后存储在独立的静态RAM中,使得数据的采集和读取分离。所设计与实现的微型高灵敏度光纤光谱仪的灵敏度是通常基于线阵CCD的微型光谱仪的11倍左右,动态范围20000:1,信噪比达到500:1,很大程度地提高了微型光纤光谱仪的性能。     

一种基于QCM的液相混合微芯片的制作与应用

生物定量检测中,生物样品是否均匀混合的研究意义重要。石英晶体微质量天平(QCM)因其振幅谐振机理,而具备优异的超声混合性能。本文结合微电子机械系统(MEMS)工艺,利用双面曝光、QCM预支撑和120℃长时间烘胶等改进方法,制备了尺寸可控、表面平整、结合紧密的SU-8芯片主体结构,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装获得完整的液相混合微芯片,最后利用罗丹明B荧光染料和SiO2纳米球对芯片的混合性能进行了表征。同时,本文提供了一种小体积、便捷、通用性好的液相混合微芯片的制备方法。