微全分析系统中微传递成模软光刻技术研究

摘要

目前,软光刻技术已经广泛应用于光学、生物技术、微电子、传感器以及微全分析系统的加工诸领域,取得了一定的进展.本论文讨论的重点便是将软光刻技术引入到微全分析系统的加工之中.为此,本论文较为系统地介绍了软光刻技术的基本理论与关键技术,尤其是进行加工的基础材料聚二甲基硅氧烷(PDMS),深入地探讨了软光刻技术在微全分析系统中的应用情况和可行性,并给出了通用的技术方案.然后,结合本实验室长期以来致力研究的红细胞变形性的测量的微全分析系统,我们选取了软光刻技术中的微传递成模(μTM)技术对该系统的核心部分——硅微通道芯片进行了加工复制.通过研究,本论文建立了μTM技术的完整工艺,包括用PDMS复制硅微通道结构和使用μTM技术在玻璃基底上构造微通道两个大的步骤,以及具体加工过程中的注意事项;根据决定加工质量的主要因素,给出了获得高质量加工的温度和气压约束条件;最后,我们应用Coventorware软件对基于硅和基于聚合材料(PU)的微通道进行比较,得出了基于聚合物材料(PU)的微通道在流体方面的性能至少不差于硅基微通道的结论.

目录

文摘

英文文摘

1引言

1.1微全分析系统的发展简史

1.2微全分析系统的加工技术

1.2.1基于玻璃材料的微加工技术

1.2.2基于聚合材料的微加工技术

1.3本论文的研究背景及内容简介

2基于PDMS的软光刻技术

2.1聚二甲基硅氧烷(PDMS)介绍

2.2软光刻基本原理

2.2.1自组织单层(SAMs)

2.2.2接触印刷、再铸模和模压

2.2.3主模的快速成模

2.3软光刻关键技术

2.3.1微接触印刷(μCP)

2.3.2再铸模(REM)

2.3.3毛细管成模(MIMIC)

2.3.4溶剂辅助成模(SAMIM)

2.3.5微传递成模(μTM)

3微传递成模(μTM)技术的特点及应用

3.1 μTM技术的特点

3.2 μTM技术的主要应用

3.2.1用μTM加工Scottky二极管阵列

3.2.2用μTM加工波导耦合腔(waveguide coupler)

4红细胞变形性及硅微通道全分析系统

4.1用微通道测量红细胞变形性的理论基础

4.2硅微通道全分析系统设计

5用μTM技术复制硅微通道系统

5.1 μTM工艺准备

5.1.1实验材料

5.1.2恒温自控试验台

5.1.3 EA-160/F紫外灯

5.2 μTM加工流程

5.2.1用PDMS复制硅微通道

5.2.2温度与压力对PDMS成模的影响

5.2.3使用μTM技术在玻璃基底上构造微通道

5.3本章小结

6用Coventorware软件进行结果分析

6.1软件介绍

6.2分析过程

7结论与展望

致 谢

参考文献

附 录

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