[發明專利]基于雙穩態勢能調節的仿生纖毛微傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010768450.0
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111965384B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 劉武;梁賀龍;許海軍;訾鵬
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01P5/08
• 分類號: G01P5/08;G01L1/14;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種基于雙穩態勢能調節的仿生纖毛流速傳感器，其特征在于，包括自上而下依次設置的纖毛、上部結構層、中間連接層以及下部支撐層，其中：

上部結構層包括懸浮梳齒固定端、折疊梁、懸浮梳齒、檢測梳齒以及調制梳齒，

懸浮梳齒與纖毛連接；

懸浮梳齒固定端、檢測梳齒以及調制梳齒通過中間連接層與下部支撐層緊固連接；

懸浮梳齒通過折疊梁與懸浮梳齒固定端相連，懸浮梳齒和折疊梁懸空布置；

懸浮梳齒包括兩個部分，一部分和檢測梳齒構成差分電容結構來測量流速變化，另一部分和調制梳齒通過施加電壓調制實現傳感器雙穩態；

調制梳齒設置在懸浮梳齒前后兩側，通過采用周期性調制梳齒的結構使得系統的勢能函數呈現雙穩態。

2.根據權利要求1所述的基于雙穩態勢能調節的仿生纖毛流速傳感器，其特征在于，檢測梳齒設置在懸浮梳齒左右兩側，兩側的檢測梳齒采用不對稱結構，電容間隙產生相反變化，形成差分電容檢測。

3.一種制備權利要求1-2任一項所述的基于雙穩態勢能調節的仿生纖毛流速傳感器的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：清洗雙拋導電SOI硅片作為基片；

步驟S2：在器件層旋涂光刻膠，烘干后用光刻機進行曝光，顯影后得到圖形；

步驟S3：深硅刻蝕(DRIE)背硅，然后去膠；

步驟S4：在背硅面粘貼玻璃陪片；

步驟S5：在器件層硅的表面濺射Cr/Au；

步驟S6：光刻圖形化并離子束刻蝕得到引線電極，然后去膠；

步驟S7：再次旋涂光刻膠并曝光顯影，得到圖形，用DRIE刻蝕Si，然后去膠；

步驟S8：黏貼SU-8干膜或旋涂負膠SU-8，光刻圖形化經過顯影后固化得到SU-8纖毛束；

步驟S9：去除玻璃陪片；

步驟S10：用氫氟酸從背面去除SOI片中間介質薄膜層氧化硅，得到懸浮薄膜結構。

4.一種制備權利要求1-2任一項所述的基于雙穩態勢能調節的仿生纖毛流速傳感器的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：準備雙拋導電SOI片作為基片，并清洗干凈；

步驟S2：在SOI片器件層硅的表面濺射Cr/Au；

步驟S3：在器件層旋涂光刻膠，烘干后用光刻機進行曝光，顯影后得到圖形；

步驟S4：用離子束刻蝕得到引線電極圖形，然后去膠；

步驟S5：再次旋涂光刻膠并曝光顯影，得到圖形，用DRIE刻蝕Si，然后去膠；

步驟S6：黏貼SU-8干膜或旋涂負膠SU-8，光刻圖形化經過顯影后固化得到SU-8纖毛束；

步驟S7：利用氫氟酸通過器件層動梳齒上的犧牲孔進行犧牲層釋放，去除SOI片中間介質薄膜層氧化硅，得到懸浮薄膜結構。