本发明属于mems领域，涉及一种微电极阵列及其制备方法。
背景技术
微电极阵列的尺寸小，集成度高、同时具有非常高的传质速率及电极信噪比、响应速度快、灵敏度高等优点，在电化学、传感器、微电子等领域具有十分广泛的应用。
传统的薄膜微电极阵列主要是借助于mems中的表面微加工技术，这种技术的主要特点是基底基本保持不变，而对加工材料进行有选择地去除或者保留的技术，基本在基底平面上进行金属沉积、掩膜、刻蚀等加工手段，制造出的产品一般是结构复杂的平面薄膜型器件。其优点在于：技术成熟，便于大面积、大规模快速获得阵列图形且分辨率较高。但这种方法也同样存在不足之处：1、这种技术需要光刻、金属溅射、刻蚀等相关设备完成，而这些设备普遍价格昂贵，条件苛刻，使整个加工成本大大增加；2、为了选择性的保留所需要的图形结构，其余的金属部分则会通过刻蚀等手段去除，这样则造成了大量的浪费，尤其当所用金属材料是金，铂等贵金属时；3、由于材料本身性质所限，金属材料与基质材料之间的粘附力较弱，从而影响其性能的稳定性；4、微电极阵列中，电极的尺寸较小，随之带来的问题则是电极阻抗增加，因此其电化学性能较差。
背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
技术实现要素：
针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明提供一种微电极阵列，包括：第一绝缘衬底；位于第一绝缘衬底上的图案化的粘附层；位于所述粘附层上的金属层；和位于所述第一绝缘衬底和所述金属层上的第二绝缘衬底，其中所述金属层被部分地释放出以形成电极。
根据本发明的一个方面，第一绝缘衬底为柔性绝缘衬底，所述第一绝缘衬底优选地包括聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷的任意一种或多种。
根据本发明的一个方面，所述粘附层是聚多巴胺层，厚度优选为10nm～10μm。
根据本发明的一个方面，所述金属层为纳米多孔金属层，厚度优选为500nm～10μm。
根据本发明的一个方面，所述第二绝缘衬底优选为柔性绝缘衬底，所述第二绝缘衬底优选地包括聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷的任意一种或多种。
本发明还提供一种制备微电极阵列的方法，包括：在基底上制备第一绝缘衬底；在所述第一绝缘衬底上制备图案化的粘附层；在所述图案化的粘附层上制备金属层；在所述第一绝缘衬底和所述金属层上制备第二绝缘衬底；部分地去除所述第二绝缘衬底，释放出电极点；和去除基底。
根据本发明的一个方面，第一绝缘衬底为柔性绝缘衬底，所述第一绝缘衬底优选地由聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷的任意一种或多种制成，其中所述在基底上制备第一绝缘衬底的步骤优选包括：采用旋涂或沉积的方式在所述基底上形成一层柔性绝缘衬底的液体薄膜，并进行热固化或紫外固化处理。。
根据本发明的一个方面，所述粘附层是聚多巴胺层，厚度优选为10nm～10μm，所述在第一绝缘衬底上制备图案化的粘附层的步骤优选包括：通过将聚多巴胺的溶液以微接触印刷、蘸笔纳米光刻术、丝网印刷、喷墨印刷任意一种的方式涂覆在所述第一绝缘衬底上。
根据本发明的一个方面，所述金属层为纳米多孔金属层，厚度优选为500nm～10μm，。
根据本发明的一个方面，所述第二绝缘衬底优选为柔性绝缘衬底，所述第二绝缘衬底优选地包括聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷的任意一种或多种，所述制备第二绝缘衬底的步骤优选通过以下方式进行：采用旋涂或沉积的方式在所述金属层上形成一层柔性绝缘衬底的液体薄膜，并进行热固化或紫外固化处理。
根据本发明的一个方面，所述部分地去除所述第二绝缘衬底释放出电极点的步骤包括：通过干法刻蚀法，释放出所述电极点。
本发明还提供一种根据如上所述的方法制备的微电极阵列。
本发明的实施方式提供了一种微电极阵列的制备方法，通过使用图形化的聚多巴胺作为粘附层，以增加金属层与绝缘层之间的粘附力，并以化学沉积的方式制备金属层，所得的金属层具有纳米多孔的结构，可改善电极的电化学性能，该方法操作简单，成本低廉，适合大规模工业化生产。
本发明的实施方式提供一种微电极阵列的制备方法，将聚多巴胺作为粘附层，化学沉积的纳米多孔金属材料作为导电层，所制备出微电极阵列，具有可靠性好，电化学性能高等优点，该方法操作简单，成本低廉，适合大规模工业化生产。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中微电极阵列的制备流程图；
图2为本发明实施例中制备基底的剖面示意图；
图3为本发明实施例中制备第一柔性绝缘衬底的剖面示意图；
图4为本发明实施例中在第一柔性绝缘衬底上制备图案化的聚多巴胺层的剖面示意图；
图5为本发明实施例中在图形化后的聚多巴胺层上化学沉积纳米多孔的金属层的剖面示意图；
图6为本发明实施例中制备第二层柔性绝缘物的剖面示意图；
图7为本发明实施例中通过干法刻蚀的方法制备所述微电极阵列的轮廓，释放出电极点的剖面示意图；
图8为本发明实施例中去除所述基底的剖面示意图；
图9a为本发明实施例所制备的微电极阵列图，图9b则为对应放大的图片。
图10为本发明实例中金属层的sem图，(a)纳米草，(b)纳米棒，(c)纳米线，(d)纳米绒毛。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参考图1描述根据本发明实施例的微电极阵列的制备方法。
如图1所示，本发明的微电极阵列的制备方法包括步骤s101～步骤s107。
在步骤s101，如图2所示，提供或者制备基底，并优选地进行清洗。
所述的基底例如可以包括玻璃、石英、硅片、氧化硅片的任意一种或者多种。
在步骤s102，如图3所示，在基底上制备第一绝缘衬底。根据本发明的一个优选实施方式，第一绝缘衬底为柔性绝缘衬底，例如由聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷的任意一种或多种制成。其中在基底上制备第一绝缘衬底的步骤例如可以通过以下方式来进行：采用旋涂或沉积的方式在所述基底上形成一层柔性绝缘衬底的液体薄膜，并进行热固化或紫外固化处理。本领域技术人员也可以构思出通过其他的方式来在基底上形成第一绝缘衬底。
在步骤s103，如图4所示，在第一绝缘衬底上制备图案化粘附层。根据本发明的一个优选实施方式，所述粘附层例如是聚多巴胺层，厚度优选为10nm～10μm之间。在第一绝缘衬底上制备图案化的粘附层的例如通过以下方式来进行：通过将聚多巴胺的溶液以微接触印刷、蘸笔纳米光刻术、丝网印刷、喷墨印刷任意一种的方式涂覆在所述第一绝缘衬底上。
在步骤s104，如图5所示，在图案化后的粘附层上制备金属层。根据本发明的一个优选实施方式，其中所述金属层为化学沉积的纳米多孔金属层，厚度优选为500nm～10μm。所述的金属层可以是单质金属、金属合金的任意一种。所述金属例如铜、铂、金、银等。所述的在图案化后的聚多巴胺层上的方法，利用聚多巴胺对金属离子的络合作用，能使金属离子在所述聚多巴胺层表面原位还原，以具有纳米结构的金属作为金属层，能使最终所得的电极具有纳米多孔的结构。
在步骤s105，如图6所示，制备第二层柔性绝缘衬底。所述第二绝缘衬底例如在所述粘附层和金属层上。根据本发明的一个优选实施方式，所述第二绝缘衬底优选为柔性绝缘衬底，所述第二绝缘衬底优选地包括聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷的任意一种或多种。例如可以通过以下方式来制备第二绝缘衬底：采用旋涂或沉积的方式在所述金属层上形成一层柔性绝缘衬底的液体薄膜，并进行热固化或紫外固化处理。
在步骤s106，如图7所示，部分地去除所述第二绝缘衬底，释放出电极点。根据本发明的一个优选实施方式，可以通过干法刻蚀的方法制备微电极阵列的轮廓，释放出电极点；
在步骤s107，如图8所示，去除基底。
如图8所示，本发明还提供一种微电极阵列，包括：第一绝缘衬底；位于第一绝缘衬底上的图案化的粘附层；位于所述粘附层上的金属层；和位于所述第一绝缘衬底和所述金属层上的第二绝缘衬底，其中所述金属层被部分地释放出以形成电极。
根据本发明的一个优选实施方式，第一绝缘衬底为柔性绝缘衬底，所述第一绝缘衬底优选地包括聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷的任意一种或多种。
根据本发明的一个优选实施方式，所述粘附层是聚多巴胺层，厚度优选为10nm～10μm。
根据本发明的一个优选实施方式，所述金属层为纳米多孔金属层，厚度优选为500nm～10μm。
根据本发明的一个优选实施方式，所述第二绝缘衬底优选为柔性绝缘衬底，所述第二绝缘衬底优选地包括聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷的任意一种或多种。
利用本发明各个实施例的方法可以非常简单快捷的制备出微电极阵列，该方法操作简单，成本低廉，适合大规模工业化生产。所制备出微电极阵列，由于使用纳米线，纳米绒毛等结构作为金属层，使所得的电极点表面粗糙，具有很大的实际表面积，使其拥有更低的阻抗，更好的电化学性能。电极点不需要额外的修饰。
以下通过具体的实例来说明本发明的实例。
实例1
取4英寸的硅片，在上面旋涂制备第一层聚酰亚胺，固化烘干，聚酰亚胺层的厚度为500nm，然后使用未接触印刷的方式，将聚多巴胺溶液印在聚酰亚胺的表面，30分钟后，将硅片完全浸入铂的化学沉积液中(溶液由1mm的氯铂酸以及10mm的甲酸溶液组成)，静置8h，后取出硅片，分别使用丙酮和超纯水清洗三次，烘干后，在表面旋涂制备第二层聚酰亚胺，接着通过干法刻蚀的方法制备微电极阵列的轮廓，释放出电极点，具体形貌如图9a所示，从图9b可以看出所得的电极的线宽能低至10μm一下。所暴露出了的电极点如图10a所示，表面结构是纳米草。最后将微电极阵列从硅片上剥离下来。
实例2
取10cm×10cm的玻璃片，在上面沉积制备第一层聚对二甲苯，聚对二甲苯层的厚度为1μm，然后使用丝网印刷的方式，将聚多巴胺溶液印在聚酰亚胺的表面，30分钟后，将硅片完全浸入铜的化学沉积液中(溶液中含有12g/l的氢氧化钠，13g/l的硫酸铜以及20g/l的酒石酸钾钠)，静置4h，后取出硅片，分别使用丙酮和超纯水清洗三次，烘干后，在沉积旋涂制备聚对二甲苯，接着通过干法刻蚀的方法制备微电极阵列的轮廓，释放出电极点，电极点如图10b所示，表面结构是纳米柱。最后将微电极阵列从硅片上剥离下来。
实例3
取6英寸的硅片，在上面旋涂制备第一层聚酰亚胺，固化烘干，聚酰亚胺层的厚度为800nm，然后使用蘸笔纳米光刻术的方式，将聚多巴胺溶液印在聚酰亚胺的表面，30分钟后，将硅片完全浸入金的化学沉积液中(溶液中含有4g/l的氯金酸，6g/l的氢氧化钠以及17g/l的亚硫酸钠)，静置12h，后取出硅片，分别使用丙酮和超纯水清洗三次，烘干后，在沉积旋涂制备聚酰亚胺，接着通过干法刻蚀的方法制备微电极阵列的轮廓，释放出电极点，电极点如图10c所示，表面结构是纳米线，最后将微电极阵列从硅片上剥离下来。
实例4
取6英寸的石英片，在上面旋涂制备第一层聚二甲基硅氧烷，固化烘干，聚二甲基硅氧烷的厚度为2μm，然后使用喷墨印刷的方式，将聚多巴胺溶液印在聚酰亚胺的表面，30分钟后，将硅片完全浸入金银合金的化学沉积液中(溶液中含有4g/l的氯金酸，6g/l的氢氧化钠、1g/l硝酸银以及1g/l的抗坏血酸)，静置12h，后取出硅片，分别使用丙酮和超纯水清洗三次，烘干后，在沉积旋涂制备聚酰亚胺，接着通过干法刻蚀的方法制备微电极阵列的轮廓，释放出电极点，电极点如图10d所示，表面结构是纳米绒毛，最后将微电极阵列从硅片上剥离下来。
本发明的实施方式提供了一种微电极阵列的制备方法，通过使用图形化的聚多巴胺作为粘附层，以增加金属层与绝缘层之间的粘附力，并以化学沉积的方式制备金属层，所得的金属层具有纳米多孔的结构，可改善电极的电化学性能，该方法操作简单，成本低廉，适合大规模工业化生产。
本发明的实施方式提供一种微电极阵列的制备方法，将聚多巴胺作为粘附层，化学沉积的纳米多孔金属材料作为导电层，所制备出微电极阵列，具有可靠性好，电化学性能高等优点，该方法操作简单，成本低廉，适合大规模工业化生产。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。