[發明專利]制備硅基微電極的方法

有效

• 申請號: 201310062478.2
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN103101878A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 裴為華;陳三元;歸強;陳弘達
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

技術領域

本發明涉及微傳感器技術領域，尤其涉及一種制備硅基微電極的方法。

背景技術

闡明神經活動的基本過程是現代腦科學的目標之一。良好的電極/神經元界面是成功記錄神經元放電的關鍵所在。衡量一個微電極的指標包括電極的阻抗、界面形貌以及材料的生物相容性。低阻抗的電極具有更好的信噪比，粗糙的界面形貌更利于神經細胞的貼附，良好的生物相容性能保持神經元的長期活性。

目前常用的微電極的界面大多是平整的金屬界面，傳統的微電極缺點是電極本身的阻抗偏大，需要有新的修飾層才能降低阻抗。一般通過在電極表面修飾鉑黑、氧化銥、PEDOT等材料來降低阻抗。然而，制備修飾層增加了工藝流程，且一些性能較好的修飾層，如鉑黑，PEDOT附著能力較低，長期使用后修飾層存在剝落的情況。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為解決上述的一個或多個問題，本發明提供了一種制備硅基微電極的方法。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種制備硅基微電極的方法。該制備硅基微電極的方法包括：將貴金屬納米顆粒懸濁液與硅腐蝕液混合，制備硅納米孔洞腐蝕液；在硅片上旋涂光刻膠，通過光刻暴露出需要腐蝕的部分，獲得帶有光刻膠圖形的硅片，其中光刻膠對硅腐蝕液具有抗腐蝕性；將帶有光刻膠圖形的硅片水平放置于硅納米孔洞腐蝕液中進行腐蝕，貴金屬納米顆粒在硅片上催化腐蝕形成的包括多個納米孔洞的納米孔洞陣列，去除殘余的光刻膠；在包含納米孔洞陣列的硅片表面依次形成下絕緣層、導電層和上絕緣層，納米孔洞陣列的多個納米孔洞被導電層不完全填充；由硅片獲得硅基微電極的針體結構；以及在針體結構的預設位置通過刻蝕，露出納米孔洞陣列中的導電層，形成帶有納米孔洞陣列的微記錄點，從而制備出硅基微電極。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明制備硅基微電極的方法具有以下有益效果：

(1)通過金屬催化腐蝕的方法在微電極界面形成納米尺度的納米孔洞陣列，在該納米孔洞陣列的圖形結構上制備電極，從而避免了電子束曝光，化學氣相沉積等工藝流程，降低了成本；

(2)直接在硅片本身進行納米孔洞陣列的制備，避免了常用的沉積修飾層帶來的剝落問題，結構穩定，阻抗降低效果明顯；

(3)形成的納米孔洞陣列嵌在電極平面以內，不會刮擦到神經元，降低了對神經元的損害，并且多孔的表面結構為細胞物質代謝提供了空間，粗糙的界面利用神經元的貼附，利于神經信號的長期監測。

附圖說明

圖1為依照本發明實施例制備硅基微電極的方法流程圖；

圖2是本發明提供的硅基微電極表面納米孔洞陣列的示意圖；

圖3是依照本發明實施例制成的電極示意圖及記錄點納米形貌的示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現方式，為所屬技術領域中普通技術人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數的示范，但應了解，參數無需確切等于相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內近似于相應的值。

本發明公開了一種不需要掩膜，通過濕化學腐蝕形成可以充分增大表面積的硅基微電極的制備方法。該方法利用金或鉑納米顆粒催化腐蝕形成的與表面垂直的納米尺度的孔洞陣列，其大小由所使用的納米顆粒的大小控制，表面形貌的一致性好。

在本發明的一個示例性實施例中，提供了一種制備硅基微電極的方法如圖1所示，本實施例方法包括：

步驟A，將濃度為0.01ml/L的氯金酸溶液煮沸，加入檸檬酸鈉并充分攪拌，持續加熱10分鐘，然后停止加熱，繼續攪拌至冷卻至室溫，從而制備出金納米顆粒的懸濁液；

本步驟中，利用檸檬酸鈉做還原劑及表面鈍化劑，從氯金酸溶液中制備分散度約為80％，平均粒徑在200nm左右的金納米顆粒。而硅基微電極表面孔洞的大小和密度可以通過調整金納米顆粒的大小來調整。

此外，金納米顆粒懸濁液也可以通過其他方法制備獲得，例如采用晶種生長方法、反膠束方法等等。