【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于氮化镓微流控芯片的ph值检测装置，属于分析检测。
技术介绍
1、微流控芯片也称为芯片实验室，是微全分析系统的核心，它是以分析化学作为基础，依托于微机电加工技术(mems)，将微米级流体通道、反应器等集成在几个平方厘米大小的芯片上的生化实验室其主要特征是由微管道组成网络，可控流体贯穿整个体系。样品从预处理到反应、分类、检测的整体小型化、一体化、自动化和便携化，使原先需要在一个实验室内才能完成的工作，现在仅仅只需在一张芯片上就可以完成，不但大大地降低了生物样品和试剂的消耗，大大地降低了成本，而且成十倍或百倍地提高了分析速度，微流控芯片为实现实验室的家庭化提供了可能。
2、由于微流控芯片在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。ph的测量与当代工农业、生物工程、环境科学等研究领域关系密切,在各种液体中ph检测的需求尤为显著。然而现有的ph传感器大多还是采用取样的方式,对随时变化的液体的ph检测相对滞后,不能实时反应溶液酸碱性的变化,不能在第一时间控制污染造成的损害。微流控芯片系统是以微管道组成网络,可控流体贯穿整个体系,可以满足实时监测管道中的流体的需求。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，第一方面，本专利技术提供了一种基于氮化镓微流控芯片的ph值检测装置，包括从下到上依次设置的背板、本征gan层、本征algan层、微流控通道、盖板，所述本征algan层上并列设有源极、漏极且不
2、在本专利技术的一种实施方式中，所述源极和所述漏极均为钛、铝、镍、金中的一种或多种组合；所述本征gan层的厚度为1～10000nm；所述本征algan层的厚度为2～100nm。
3、第二方面，本专利技术提供了一种基于氮化镓微流控芯片的ph值检测装置的制备方法，包括如下步骤：
4、p1：在所述本征gan层的上方使用mocvd方法生长了本征algan层，得到第一临时装置；
5、p2：在p1获得的第一临时装置上表面滴附az4210，转速为3000rpm，时间为15s；使用热板100c进行烘烤操作，时间为6min；对已经甩完胶的第一临时装置进行曝光，并对其底膜处理；台面刻蚀：sicl4＝4sccm；压强＝0.5pa；功率＝100/50w，时间：10min，达到126nm，功率＝100/20w。时间：2min，达到7nm；刻蚀目标深度：1330a；pmgi sf6，2000转/min，40sec，厚度0.35μm。热板200c，5min；epi621，2500转/min，30sec，厚度0.6μm；最后热板90c，1min；用光刻板显影出源漏极的欧姆电极区域，使用蒸发镀膜法在欧姆电极区域由下至上依次生长ti层、al层，形成源极和漏极，剥离后进行快速热退火，退火条件为850℃，退火时间为60s，从而在ti金属和algan层间形成欧姆接触，去除光刻胶，得到第二临时装置；
6、p3：用光刻版实施光刻工艺，甩胶：az4210甩胶：az4210，3000rpm，15sec；厚度1.8μm；热板，100℃，6min甩胶：使用icp设备进行recess刻蚀，samco rie-230ip，sicl4＝4sccm；压强＝0.5pa；功率＝100/20w，时间：3min,达到10nm；功率＝100/20w，时间：4.5min，达到15nm，刻蚀目标深度；在所述p5获得的第二临时装置上刻出凹槽，并清除表面光刻胶，得到第三临时装置；
7、p4：将获得的第三临时装置嵌入尺寸匹配的pdms背板，得到第四临时装置；
8、p5：在p4获得的第四临时装置表面通过悬涂光刻胶，曝光和显影得到微流控通道，此通道通过凹槽栅极，光刻胶覆盖源极和漏极，得到第五临时装置；
9、p6：在p5获得的第五临时装置上扣上带孔上盖板，将芯片封装好，连接预留的流体上下通道和电极引线，得到最终装置。
10、第三方面，本专利技术提供了一种基于氮化镓微流控芯片的ph值检测装置进行ph值检测的方法，包括如下步骤：
11、s1：先将ph计插入标准缓冲液中，等待一段时间后ph计的读数稳定下来，调节ph计上的校准旋钮，如此完成调零校准；
12、s2：根据电学参数设置源极和漏极电压；
13、s3：将不同ph值的待测溶液通入所述氮化镓微流控芯片中，根据检测待测溶液源漏输出电流的大小，利用化学传感器模型来测量氢离子的浓度值，并根据氢离子的浓度值利用双电层原理判断ph值；
14、s4：测量装置的响应时间、灵敏度、变化速率。
15、应当理解，双电层原理是将电导体浸没于电解液中使得电导体和电解液之间产生一个绝缘层；这个绝缘层是自然产生的，对其施加电压后，正负电荷便排列在绝缘层的两边，这就形成了一个电器；由于该绝缘层的内部分为两层，因而叫做双电层；双电层会同时产生于正负极，利用界面双电层原理制造的电容器就称为双电层电容器。
16、在本专利技术的一种实施方式中，所述s3中，根据检测待测溶液时源漏输出电流的大小来判断ph值的大小。
17、进一步地，所述s3中，所述化学传感器模型包括：
18、
19、以及vgs＝vref+δv；
20、以及
21、以及
22、以及ph＝-lg[h+]b；
23、
24、其中，ids为输出电流，ε为介电常数，μn为迁移率，vth为阈值电压，vds为输出电压，w为栅极宽度，l为沟道长度，vref为溶液的参考电势，δv为表面双电层变化引起的电势变化；[h+]s为靠近接触界面处的氢离子浓度，[h+]b为待测溶液中的氢离子浓度，为溶液电位，q为电子的电荷量，k为玻耳兹曼常数，t为热力学温度。应当理解，由该化学模型即可事先标定出标定ids与ph的标准曲线，并编入、构建数据库，在检测出检测待测溶液源漏输出电流ids后即可由曲线和数据库推出ph值。
25、在本专利技术中，所述“第一”、“第二”、“第三”仅用于区分不同位置或不同特征的同类组件/部件，并无其他限定含义；所述“上”指的是各组件背离地面的方向，所述“下”指的是各组件远离地面的方向。
26、本专利技术的有益效果：
27、本专利技术构建包含本征gan层、本征algan层的氮化镓微流控芯片，通过设置电极微传感器，利用将待测物的化学信号直接转变为电信号的方式来检测ph值，相比于传统的检测器，本专利技术不仅能够大大地提高检测信号的信噪比、降低分析物的检测限，而且其检测灵敏度不会因微通道尺寸的小型化而被降低，在芯片表面借助于微机电(mems)技术制作微型电极要比加工微光学器件容易不少；同时，检测系统所需连接的外围设备简单(外围设备例如探针台等)，并且更易于微型化。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于氮化镓微流控芯片的pH值检测装置，其特征在于，包括从下到上依次设置的背板、本征GaN层、本征AlGaN层、微流控通道、盖板，所述本征AlGaN层上并列设有源极、漏极且不设栅极，并在AlGaN层上加工有凹槽结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于氮化镓微流控芯片的pH值检测装置，其特征在于，所述源极和所述漏极均为钛、铝、镍、金中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种基于氮化镓微流控芯片的pH值检测装置，其特征在于，所述本征GaN层的厚度为1～10000nm；所述本征AlGaN层的厚度为2～100nm。
4.如权利要求1所述的一种基于氮化镓微流控芯片的pH值检测装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.权利要求1所述的一种基于氮化镓微流控芯片的pH值检测装置进行pH值检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的pH值检测的方法，其特征在于，所述S3中，根据将装置放入待测溶液时源漏输出电流的大小来判断pH值。
7.根据权利要求6所述的pH值检测的方法，其特征在于，所述
...【技术特征摘要】
1.一种基于氮化镓微流控芯片的ph值检测装置，其特征在于，包括从下到上依次设置的背板、本征gan层、本征algan层、微流控通道、盖板，所述本征algan层上并列设有源极、漏极且不设栅极，并在algan层上加工有凹槽结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于氮化镓微流控芯片的ph值检测装置，其特征在于，所述源极和所述漏极均为钛、铝、镍、金中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种基于氮化镓微流控芯片的ph值检测装置，其特征在于，所述本征gan层的厚度为1～10000nm；所述本征...
【专利技术属性】
技术研发人员：王霄，郭明，缪璟润，王利强，敖金平，李杨，陈治伟，白利华，赵森，王文倩，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。