光誘導(dǎo)介電泳芯片的磁控濺射制備與表征.pdf

1、第三代納米孔DNA測序隨著MEMS工藝的不斷成熟取得越來越大的進(jìn)展，但DNA過納米孔速度過快，信號復(fù)雜等難題還是阻礙著其進(jìn)一步的研究。隨著利用光誘導(dǎo)介電泳(ODEP)的微納米生物粒子操縱技術(shù)研究的不斷發(fā)展，通過光誘導(dǎo)介電泳力來實現(xiàn)對DNA實時操控，控制其過納米孔的速率是一個具有重大意義的研究方向。
　　光誘導(dǎo)介電泳芯片中關(guān)鍵部分在于其光電導(dǎo)層薄膜一氫化非晶硅薄膜(a-Si∶H)，a-Si∶H薄膜的電學(xué)性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)決定了光誘導(dǎo)介電

2、泳操控微納米粒子的效果。因此，制備出具有良好電學(xué)性質(zhì)和表面結(jié)構(gòu)的氫化非晶硅薄膜具有十分必要性。傳統(tǒng)的a-Si∶H薄膜利用等離子化學(xué)氣相沉積(PECVD)法制備，由于沉積速率低、反應(yīng)氣體危險性大等缺點，利用磁控濺射工藝簡單、沉積溫度低、薄膜附著性好等優(yōu)點，本文研究了磁控濺射工藝制備的a-Si∶H薄膜電學(xué)性能和微結(jié)構(gòu)，旨在探索出制備最佳性能的a-Si∶H薄膜，并用于光誘導(dǎo)介電泳芯片中。本文主要開展以下幾個方面的研究:
　　(1)磁控濺

3、射的濺射功率、沉積氣壓、沉積溫度對a-Si∶H薄膜微觀結(jié)構(gòu)以及薄膜沉積速率的影響。利用Raman光譜、AFM顯微鏡表征了薄膜特性，從表征結(jié)果得知，薄膜的濺射速率在一定范圍內(nèi)隨著功率增大、氣壓減弱、溫度增高而增大，呈現(xiàn)出拋物線的特點。薄膜的表面粗糙度隨著濺射功率的增大、氣壓增強，溫度降低而增大。綜合實驗現(xiàn)象，總結(jié)出濺射功率為150W，濺射氫氣分壓為3Pa，濺射溫度為250℃時，沉積的薄膜表面形貌最佳，沉積速率也最快。
　　(2)不同

4、硼摻雜濃度對薄膜性質(zhì)的影響。隨著硼摻雜濃度的增大，薄膜缺陷態(tài)增加、電導(dǎo)率增加。綜合實驗，總結(jié)硼摻雜量為0.03％時，薄膜電學(xué)性能最好，表面結(jié)構(gòu)最佳。
　　(3)a-Si∶H薄膜具有不穩(wěn)定性，光照、氧化、溫度都對薄膜新能有較大影響。
　　(4)研究了一種固態(tài)納米孔的制備工藝和方法，并通過實驗測量和數(shù)值計算研究了不同濃度下離子的輸運情況。然后利用這種方法制備的氮化硅納米孔進(jìn)行DNA過孔實驗，實現(xiàn)了DNA通過納米孔時時間與姿態(tài)的辨