[發(fā)明專利]一種集成式全固態(tài)pH傳感器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010777966.1
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111982995B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張佰君;張敏杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 深圳市創(chuàng)富知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44367
• 代理人: 李思坪

1.一種集成式全固態(tài)pH傳感器微探針，其特征在于，包括pH傳感器、柔性線路板和醫(yī)用注射針頭，所述醫(yī)用注射針頭包括針管、針尖和針座，所述pH 傳感器包括感測模塊、傳輸導線和引出電極，所述pH傳感器的感測模塊通過傳輸導線和引出電極與柔性線路板連接，所述pH傳感器封裝在針管內(nèi)，所述感測模塊封裝在針尖部位，所述感測模塊上邊沿處于針尖部位斜切口切平面上，所述傳輸導線和引出電極分別位于針管和針座，所述柔性線路板封裝在針座內(nèi)，所述pH傳感器為AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)全固態(tài)pH傳感器，所述AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)全固態(tài)pH傳感器感測區(qū)域的邊角部位不會從針尖斜切口切平面凸出，所述AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)全固態(tài)pH傳感器的材料結(jié)構(gòu)自下而上包括藍寶石襯底、GaN緩沖層、非故意摻雜GaN層、AlN層和AlGaN層，所述AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)全固態(tài)pH傳感器上設(shè)有源極S、漏極D、參比電極G、開柵區(qū)、傳輸導線和三個引出電極，所述傳輸導線分別由源極S、漏極D和參比電極G引出，所述三個引出電極分別位于傳輸導線的三個末端，所述三個引出電極用于焊接柔性線路板。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種集成式全固態(tài)pH傳感器微探針，其特征在于，所述柔性線路板包括窄部和寬部，所述窄部上設(shè)有長0.45mm、寬0.13mm的矩形電極S極、G極和D極，所述寬部上設(shè)有1.2mm的正方形電極S極、G極和D極，所述窄部的矩形電極S極、G極和D極與AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)全固態(tài)pH傳感器的三個引出電極焊接，所述寬部的三個電極用于連接外部設(shè)備進行信號分析。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種集成式全固態(tài)pH傳感器微探針，其特征在于，所述柔性線路板窄部的三個電極與pH傳感器焊接，所述線路板寬部適當卷曲后封裝進針座內(nèi)，所述柔性線路板寬部三個電極露出在針座外部。

4.一種如權(quán)利要求1所述的集成式全固態(tài)pH傳感器微探針的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

在藍寶石襯底上進行外延生長，自下而上分別生長一定厚度的GaN緩沖層、非故意摻雜GaN層、AlN層和AlGaN層，得到用于制備器件的外延片；

使用電感耦合等離子體刻蝕方法刻蝕外延片至GaN層，形成隔離臺面；

通過電子束蒸發(fā)在外延片表面特定區(qū)域分別沉淀金屬，形成源極、漏極、參比電極、開柵區(qū)、傳輸導線和三個引出電極；

利用絕緣和耐高溫材料對除開柵區(qū)及三個引出電極之外的所有區(qū)域進行封裝；

將AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)全固態(tài)pH傳感器穿進針管；

將柔性線路板與AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)全固態(tài)pH傳感器進行焊接；

調(diào)整接有柔性線路板的AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)全固態(tài)pH傳感器在針管中的位置；

將AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)全固態(tài)pH傳感器感測區(qū)域固定在針尖；

將柔性線路板寬部適當卷曲折疊后封裝進針座。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種集成式全固態(tài)pH傳感器微探針的制備方法，其特征在于，所述將柔性線路板與AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)全固態(tài)pH傳感器進行焊接和封裝這一步驟，其具體包括：

將pH傳感器感測區(qū)域在前自針座穿入至針管中，使得pH傳感器的三個引出電極露在針座外部且pH傳感器正面朝向針尖的斜切口；

將柔性線路板窄部三個電極與AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)全固態(tài)pH傳感器的三個引出電極對應焊接；

將接有柔性線路板的pH傳感器繼續(xù)向針尖部分推送直至pH傳感器感測區(qū)域上邊沿處于針尖斜切口的切平面上并固定；

將柔性線路板留出寬部的三個電極并卷曲封裝進針座內(nèi)。