[發明專利]單類和多類微小物體懸浮定向移動及自主裝巨量轉移方法

有效

• 申請號: 202010158051.2
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111430272B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 楊冠南;林偉;崔成強;張昱
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/68;B81C3/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 戴濤

本發明提供單類及多類微小物體懸浮定向移動及自主裝巨量轉移方法。通過對微小物體和目標載板進行表面處理，使目標載板目標位置具有不同的表面能。將微小物體和目標載板放入溶液中，在溶液中溶入或通入氣體并析出氣泡包裹微小物體進行懸浮上升靠近目標載板。利用目標載板目標位置的表面能的差異，使氣泡和芯片被目標位置捕獲并停留，再進行除氣處理，使氣泡溶解，微小物體與目標載板的目標位置進行結合。對目標載板不同目標位置進行差異化表面處理，可以進一步在不同溶液中依次實現多類微小物體的懸浮定向移動及自主裝巨量轉移。本發明提供單類及多類微小物體懸浮定向移動及自主裝巨量轉移方法，具有效率高，定位精度高，易操作的優點。

技術領域

本發明涉及微小物體移動技術領域，更具體地，涉及單類和多類微小物體懸浮定向移動及自主裝巨量轉移方法。

背景技術

定向移動是材料加工與物質分離的重要手段，在材料、生物、電子等領域有廣泛的應用。微小物體的巨量轉移在微小物體等微型芯片、生物、材料領域具有重要應用價值。目前主要的巨量轉移的技術分為幾個類別：1)Fine Pick/Place精準抓取，主要是a)靜電力：采用具有雙極結構的轉移頭，在轉移過程中分別施于正負電壓，當從襯底上抓取微小物體時，對一硅電極通正電，微小物體就會吸附到轉移頭上，當需要把微小物體放在既定位置時，對另外一個硅電極通負電，即可完成轉移；b)范德華力：使用彈性印模，結合高精度運動控制打印頭，利用范德華力，通過改變打印頭的速度，讓微小物體黏附在轉移頭上，或打印到目標襯底片的預定位置上；c)磁力：在切割之前，在微小物體上混入諸如鐵鈷鎳等磁性材料，利用電磁吸附和釋放；2)Selective Release選擇性釋放：不經過拾取環節，直接從原有襯底上將微小物體進行轉移，主要技術有圖案化激光：使用準分子激光，照射在生長界面上的氮化鎵薄片上稀疏分散的模具大小區域，再通過紫外線曝光產生鎵金屬和氮氣，做到平行轉移至襯底，實現精準的光學陣列轉移；3)Self-Assembly自組裝，主要使用流體力技術：利用刷桶在襯底上滾動，使得微小物體置于液體懸浮液中，通過流體力，使微小物體落入襯底上的對應井中。

對于微小物體的巨量轉移，精準抓取和選擇性釋放轉移方式存在轉移效率低的問題，而自主裝方式存在轉移可靠性低，定位精度差，可操作性差的問題。轉移效率和轉移精度難以兼容。

發明內容

本發明的目的在于克服現有的微小物體的巨量轉移方法存在轉移效率低、可靠性低、定位精度差，可操作性差的問題，提供單類微小物體懸浮定向移動及自主裝巨量轉移方法。本發明能夠使得微小物體的定向移動及自主裝巨量轉移效率高，定位精度高，易操作。

本發明還提供多類微小物體懸浮定向移動及自主裝巨量轉移方法

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：微小物體懸浮定向移動及自主裝巨量轉移方法，包括以下步驟：

S1.將待轉移的微小物體進行表面處理后，放入具有表面活性劑和粘度調節劑的溶液A中，微小物體的表面不與溶液A發生浸潤，溶液A密度低于微小物體；

S2.對目標載板進行圖案化處理和表面處理，使其目標位置產生圖案，且圖案表面對溶液A不發生浸潤但對微小物體表面發生浸潤，目標載板上除所述圖案之外的表面對溶液A發生浸潤但對微小物體表面不發生浸潤；

S3.將目標載板上具有圖案的表面朝下浸入溶液A內，目標載板水平向下或傾斜向下；

S4.在溶液A中溶入氣體A，使得氣體A在溶液A中產生氣泡，氣泡吸附在微小物體表面，同時進行超聲處理，使氣泡破裂成若干個臨界尺寸氣泡，臨界尺寸氣泡攜帶微小物體上升至目標載板的圖案；

S5.對溶液A進行溶氣處理，氣泡溶解，微小物體上表面與圖案接觸并粘結；

S6.將目標載板移出溶液A，并進行沖洗，烘干去除目標載板表面殘余溶液。