[發(fā)明專利]一種基于PEDOT：PSS電化學晶體管的微流控芯片及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910181300.7
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109894162A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 冀健龍;李芒芒;馬超群;萬麗君;袁仲云;翟瑞永;江小寧;桑勝波;張文棟
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 太原高欣科創(chuàng)專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔浩;冷錦超

本發(fā)明屬于微流控芯片的技術領域，具體涉及一種集成PDEOT：PSS電化學晶體管的微流控芯片及其原位制備方法；所要解決的技術問題為：提供一種兼具成本優(yōu)勢與性能優(yōu)勢的PEDOT：PSS電化學晶體管的微流控芯片及其制備方法；解決該技術問題采用的技術方案為：芯片包括基底，基底的上層沉積有導線層，導線層內部設置有電氣連接線和基片pad；導線層的上層還沉積有絕緣層，絕緣層上設置有電極窗口；絕緣層上還沉積有微電極，微電極的一端裸露在絕緣層上，微電極的另一端穿過電極窗口與導線層連接；微電極包括源極、柵極、漏極；基底、導線層、絕緣層、電極窗口、微電極共同構成基片，基片與PDMS蓋片通過機械或者物理化學方法鍵合在一起；本發(fā)明應用于電化學晶體管的微流控芯片制備。

技術領域

本發(fā)明屬于微流控芯片的技術領域，具體涉及一種集成PDEOT：PSS電化學晶體管的微流控芯片及其原位制備方法。

技術背景

有機電化學晶體管微流控芯片是一種潛力巨大的即時診斷POCT核心設備。研究者已經通過電化學晶體管微流控芯片實現(xiàn)了多種生物大分子如DNA的特異性檢測。并且，DNA檢測可達10pM。研究者構建了集成在器官芯片內部的電化學晶體管傳感系統(tǒng)，用以實現(xiàn)細胞形貌、分化以及完整性的多參數在線監(jiān)測。此芯片彌補動物模型不足，提供了新藥研發(fā)體外模型新平臺。

目前在電化學晶體管中有機半導電溝道層的形成制備中最常用的方法是噴墨打印法和旋涂法。噴墨打印法在當今的有機電子器件加工中應用廣泛，其墨滴的直徑可以控制在20um左右，但是因為其單一墨滴的尺寸限制，其精度有限，咖啡環(huán)效應常導致其成膜不均。引入氣溶膠噴墨打印后，其精度得以改善，但是其對溶液的物化屬性要求較高，設備昂貴。

旋涂法工藝簡單，成本低廉。但旋涂成膜的面積比較大。用于微流控芯片時，需要進一步對旋涂膜進行圖案化，才能與微流道鍵合封裝。但是，有機半導體溝道層對于溶液環(huán)境的變化比較敏感。MEMS圖案化過程中，其多次與化學試劑接觸，將會使性能降低、甚至發(fā)生結構損壞。另外，MEMS圖案化依賴于昂貴設備，將會降低旋涂工藝成本優(yōu)勢。基于微流控芯片原位制備技術研發(fā)的器件，同時兼具高性能、低成本特點，將推動相關POCT設備的快速發(fā)展。

發(fā)明內容

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種兼具成本優(yōu)勢與性能優(yōu)勢的PEDOT：PSS電化學晶體管的微流控芯片及其制備方法；為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：一種基于PEDOT：PSS電化學晶體管的微流控芯片，包括基底，所述基底的上層沉積有導線層，所述導線層設置有電氣連接線和基片pad；所述導線層的上層還沉積有絕緣層，所述絕緣層上設置有電極窗口；

所述絕緣層上還沉積有微電極，所述微電極的一端裸露在絕緣層上，微電極的另一端穿過電極窗口與導線層連接；

所述微電極包括源極、柵極、漏極；

所述基底、導線層、絕緣層、電極窗口、微電極共同構成基片，所述基片與PDMS蓋片通過機械或者物理化學方法鍵合在一起；

所述PDMS蓋片包括進液口、流體輸運通道、微型圓池、出液口，所述進液口位于PDMS蓋片一側，所述出液口位于PDMS蓋片的入口相對側，所述進液口、出液口均通過流體輸運通道與微型圓池相連；

所述微電極布置在微型圓池的中央；

所述微電極的源極、漏極與柵極，相互之間呈三角形設置，其中源極、漏極水平放置，柵極豎直放置；所述源極和漏極之間沉積有有機半導體膜。

所述源極和漏極具體為兩個相對的貴金屬微電極組成的微電極對，所述微電極對的間距由有機半導體膜的形貌與結構決定；

所述柵極與有機半導體膜的距離為源極與漏極間距的2-10倍；

所述源極、柵極、漏極具體由金屬或導電金屬氧化物制作；