低电压下静电力驱动的数字微流控芯片

设计并制作了一种基于静电力驱动的数字微流控芯片,用于构建芯片实验室。介绍了静电力驱动原理和芯片制作工艺流程,搭建了驱动检测实验平台。该芯片采用硅作衬底,氧化硅作绝缘层,TiW/Au为驱动电极阵列,氮化硅作介质层,碳氟聚合物为疏水层。由于采用开放式的结构,只需单层共平面控制电极,简化了工艺流程,优化了器件结构;而驱动电极阵列嵌入在氧化硅中,改善了减小介质层厚度时介质层对金属的台阶覆盖性,减少了电极边沿突起引起的边界击穿。另外,采用较薄的高质量介质层和疏水性能好的疏水膜层,大大降低了液滴驱动电压。实验显示,在20V驱动电压下,该工艺可实现液滴按程序设定方式在二维平面内流畅运动,最大运动速度达96mm/s。提出的芯片制作工艺简单,与IC工艺兼容,可应用于生化分析芯片实验室系统。