专利名称：用于微流控芯片的埋层式碳化钛电极及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于微流控芯片的埋层式碳化钛电极及其制备方法，主要用于微流控芯 片的电渗流驱动、电泳分离以及电化学检测。
背景技术：
微流控芯片是微全分析系统的核心，代表着分析仪器走向微型化、集成化的发展方向。 在微流控芯片的多种检测技术中，同时拥有高度灵敏度和兼容性的电化学检测方法有望成为 芯片检测的主要手段。但现有的集成电极多以膜的形式分布在芯片材料上，其强度较低，不 仅在芯片的封接过程中容易断裂，而且在使用过程中也会因其突出而受到微流体的冲刷作用 而破坏。同时，凸起的电极会导致封接时在电极附近产生微小的空隙，从而导致漏液的产生。 高强度的埋层式电极则能够解决上述两个问题，提高芯片的成品率和使用稳定性。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对上述现有技术而提出一种用于微流控芯片的埋层式碳化钛
电极，其强度高，性能稳定。
本发明的另外一个目的是提供用于微流控芯片的埋层式碳化钛电极的制备方法。 本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为用于微流控芯片的埋层式碳化钛电极，
其特征在于包括有碳化钛膜、二氧化钛膜和芯片材料，碳化钛膜嵌套在二氧化钛膜中，二者
集成在芯片材料上，且碳化钛膜与二氧化钛膜上表面平齐。 按上述方案，所述的碳化钛膜厚度为10-200nm。 按上述方案，所述的芯片材料或为玻璃芯片，或为陶瓷芯片。 用于微流控芯片的埋层式碳化钛电极的制备方法，包括有以下步骤
1) 利用磁控溅射法在芯片材料上制备钛膜，然后利用含有碳源的等离子体将该钛膜强制 碳化，制得碳化钛膜；或利用磁控溅射法直接在芯片材料上制备碳化钛膜；
2) 采用磁控溅射法或直流溅射法或蒸发镀法，在步骤l)制得的碳化钛膜表面制备一层 金膜，然后在金膜表面涂覆一层光刻胶，利用制得好的图形屏蔽光照、显影，利用金腐蚀液 去除无光刻胶处的金膜，所需电极位置的碳化钛膜被金膜覆盖，其它部位的碳化钛膜裸露；
3) 利用氧等离子体处理样品，将裸露的碳化钛膜氧化为二氧化钛膜，去除剩下的金膜， 即获得埋层式的碳化钛电极。
按上述方案，步骤l)所述的碳源为甲烷、乙炔、甲醇、丙酮或乙醇。 按上述方案，步骤1)所述的等离子体碳化步骤是采用微波等离子体或射频等离子体进行碳化。
按上述方案，步骤3)所述的氧等离子体为微波等离子体或射频等离子体。 本发明与现有技术相比具有以下优点制备的埋层式碳化钛电极不会给芯片的封装带来
不便，且强度高，导电性能好，性能稳定，所获得的碳化钛电极的电阻率约为1.9-2.5^Q*m，
电极使用500余次仍未损坏。
图l为本发明 的整体结构示意图； 图2为图1沿A-A向剖视图。
具体实施例方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不能作为对本发明的限定。 实施例1
按照常规的中频磁控溅射方法在玻璃芯片材料上制备一层钛膜，其中溅射条件氩气流
量10立方厘米每分钟，功率300W，腔体压力0.5Pa，溅射时间5min，然后利用含有甲烷的 微波等离子体对钛膜进行碳化，其中碳化条件为甲烷流量10立方厘米每分钟，氢气流量 20立方厘米每分钟，微波功率500W，气体压力4kPa，碳化时间19min，在玻璃芯片3上得到 碳化钛膜2，其厚度为180nm，如图1和图2所示。'
碳化钛膜制备完毕后，利用常规的直流溅射在碳化钛膜表面制备一层金膜，其中制备条 件为腔体压力5Pa，直流电流8raA，时间20s，然后采用匀胶法在金膜表面涂覆一层光刻胶， 按照通用的光刻程序、显影程序及金腐蚀程序处理金膜，利用金刻蚀液去除无光刻胶处的金 膜，金腐蚀液为12: KI: H20=lg: 4g: 40ml，金腐蚀液温度4(TC，腐蚀时间lmin。
在金膜上获得电极图形后，利用微波等离子体将裸露的碳化钛膜氧化为二氧化钛膜1， 其中氧化条件为微波功率500W，腔体压力4kPa，氧气流速40立方厘米每分钟，气体压力 4kPa，时间为30min,最后利用前述金腐蚀液去除剩余的金膜，即获得埋层式碳化钛电极。
实施例2
参照实施例1，按照常规的中频磁控溅射方法在玻璃芯片材料上制备一层碳化钛膜，其 中溅射条件氩气流量IO立方厘米每分钟，甲烷流量为10立方厘米，功率300W，腔体压力 0.5Pa，溅射时间5min。碳化钛膜制备完毕后，采用与实施例1相同的方法获得埋层式碳化 钛电极。实施例3
按照常规的射频磁控溅射方法在玻璃芯片材料上制备一层钛膜，其中溅射条件氩气流
量IO立方厘米每分钟，功率300W，腔体压力0.5Pa，溅射时间2min，然后利用含有乙炔的 微波等离子体对钛膜进行碳化，其中碳化条件为乙炔流量5立方厘米每分钟，氢气流量20 立方厘米每分钟，微波功率500W，气体压力4kPa，碳化时间25min，在玻璃芯片上得到碳化 钛膜，其厚度为50nm。
碳化钛膜制备完毕后，采用与实施例1相同的方法获得埋层式碳化钛电极。
实施例4
按照常规的中频磁控溅射方法在玻璃芯片材料上制备一层钛膜，其中溅射条件氩气流 量10立方厘米每分钟，功率300W，腔体压力O. 5Pa,溅射时间lmin，然后利用含有甲烷的 射频等离子体对钛膜进行碳化，其中碳化条件为甲垸流量3立方厘米每分钟，氩气流量IO 立方厘米每分钟，射频输入功率300W，气体压力20Pa，碳化时间30min，在玻璃芯片上得到 碳化钛膜，其厚度为40nm。
碳化钛膜制备完毕后，利用常规的直流溅射在碳化钛膜表面制备一层金膜，其中制备条 件为腔体压力5Pa，直流电流8mA，时间20s，然后采用匀胶法在金膜表面涂覆一层光刻胶， 按照通用的光刻程序、显影程序及金腐蚀程序处理金膜，利用金刻蚀液去除无光刻胶处的金 膜，金腐蚀液为12: KI: H20=lg: 4g: 40ml，金腐蚀液温度40。C，腐蚀时间lmin。
在金膜上获得电极图形后，利用射频等离子体对裸露的碳化钛膜氧化，其中氧化条件为 射频输入功率500W，腔体压力20Pa，氧气流速10立方厘米每分钟，时间为60min,最后利 用前述金腐蚀液去除剩余的金膜，即获得埋层式碳化钛电极。
本实施例未述部分与现有技术相同。
权利要求
1、用于微流控芯片的埋层式碳化钛电极，其特征在于包括有碳化钛膜(2)、二氧化钛膜(1)和芯片材料(3)，碳化钛膜嵌套在二氧化钛膜中，二者集成在芯片材料上，且碳化钛膜与二氧化钛膜上表面平齐。
2、 按权利要求l所述的用于微流控芯片的埋层式碳化钛电极，其特征在于所述的碳化钛 膜厚度为10-200nm。
3、 按权利要求1或2所述的用于微流控芯片的埋层式碳化钛电极，其特征在于所述的芯 片材料或为玻璃芯片，或为陶瓷芯片。
4、 权利要求l所述的用于微流控芯片的埋层式碳化钛电极的制备方法，其特征在于包括 有以下步骤1) 利用磁控溅射法在芯片材料上制备钛膜，然后利用含有碳源的等离子体将该钛膜强制 碳化，制得碳化钛膜；或利用磁控溅射法直接在芯片材料上制备碳化钛膜；2) 采用磁控溅射法或直流溅射法或蒸发镀法，在步骤l)制得的碳化钛膜表面制备一层 金膜，然后在金膜表面涂覆一层光刻胶，利用制得好的图形屏蔽光照、显影，利用金腐蚀液 去除无光刻胶处的金膜，所需电极位置的碳化钛膜被金膜覆盖，其它部位的碳化钛膜裸露；3) 利用氧等离子体处理样品，将裸露的碳化钛膜氧化为二氧化钛膜，去除剩下的金膜，即获得埋层式的碳化钛电极。
5、 按权利要求4所述的制备方法，其特征在于步骤l)所述的碳源为甲烷、乙炔、甲醇、丙酮或乙醇。
6、 按权利要求4所述的制备方法，其特征在于步骤l)所述的等离子体碳化步骤是采用 微波等离子体或射频等离子体进行碳化。
7、 按权利要求4所述的制备方法，其特征在于步骤3)所述的氧等离子体为微波等离子 体或射频等离子体。
8、 按权利要求4-7任意一项所述的制备方法，其特征在于所述的碳化钛膜厚度为10 200nm。
全文摘要
本发明涉及一种用于微流控芯片的埋层式碳化钛电极及其制备方法，包括有以下步骤1)在芯片材料上制备钛膜，然后利用含有碳源的等离子体将该钛膜碳化，制得碳化钛膜；或直接制备碳化钛膜；2)采用磁控溅射法或直流溅射法或蒸发镀法，在碳化钛膜表面制备一层金膜，然后在金膜表面涂覆一层光刻胶，利用制得好的图形屏蔽光照、显影，利用金腐蚀液去除无光刻胶处的金膜，所需电极位置的碳化钛膜被金膜覆盖，其它部位的碳化钛膜裸露；3)利用氧等离子体处理样品，将裸露的碳化钛膜氧化为二氧化钛膜，去除剩下的金膜，即得。本发明与现有技术相比具有以下优点制备的埋层式碳化钛电极不会给芯片的封装带来不便，且强度高，导电性能好，性能稳定。
文档编号G01N27/30GK101413132SQ20081019767
公开日2009年4月22日 申请日期2008年11月17日 优先权日2008年11月17日
发明者余冬冬, 宇 杜, 汪建华, 王升高, 程莉莉, 邓晓清 申请人:武汉工程大学