專利名稱：表面波聲學(xué)納米流體驅(qū)動器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米科學(xué)中的一種基于表面波聲學(xué)驅(qū)動納米液滴技術(shù)的驅(qū)動器器件及其制作方法，特別涉及到一種具有體積小、能耗低、易于集成、穩(wěn)定性高、成本低、產(chǎn)量大、易于產(chǎn)業(yè)化特點的表面波聲學(xué)納米流體驅(qū)動器及其制作方法。
背景技術(shù)：
微流體在納米科學(xué)、生命科學(xué)、生物制藥等領(lǐng)域中起著十分重要的作用。精確控制微流體的溫度、流速、流量和流動方向，對于控制制藥工程中混合藥物比率、液態(tài)化學(xué)反應(yīng)時間、模擬細胞內(nèi)特定條件的生化反應(yīng)、以及控制微生物生態(tài)環(huán)境有著重要的作用。當前的微流體控制，一般依靠虹吸現(xiàn)象或微液壓驅(qū)動技術(shù)實現(xiàn)，然而這兩種控制方法難于精確控制流體的流量、流速、流動方向和溫度、體積大、能耗高、難于集成。而且隨著納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微流體的體積需要進一步縮小，流體的表面張力將促使流體凝聚成為納米液滴，傳統(tǒng)的虹吸現(xiàn)象或微液壓驅(qū)動技術(shù)將難于精確控制納米流體的溫度、流速、流量和流動方向。一種表面波聲學(xué)納米流體驅(qū)動器的發(fā)明呼之欲出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對虹吸現(xiàn)象或微液壓驅(qū)動技術(shù)，難于精確控制納米流體的溫度、流量、流速和流動方向、體積大、能耗高、難于集成的缺陷和技術(shù)上的不足，一是提供一種具有體積小、能耗低、易于集成、穩(wěn)定性高、成本低、產(chǎn)量大、易于產(chǎn)業(yè)化特點的表面波聲學(xué)納米流體驅(qū)動器，二是提供一種表面波聲學(xué)納米流體驅(qū)動器的制作方法。
實現(xiàn)上述發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案一種表面波聲學(xué)納米流體驅(qū)動器，由以下五個部分組成，襯底、表面波聲學(xué)驅(qū)動器、控制電極、納米流體通道、加熱器。其連接結(jié)構(gòu)要點是，由控制電極控制的表面波聲學(xué)驅(qū)動器固定在襯底上，納米流體通道位于表面波聲學(xué)驅(qū)動器表面波發(fā)射方向，垂直于表面波聲學(xué)驅(qū)動器柵狀電極，加熱器由加熱電極和加熱電阻構(gòu)成位于納米流體通道下部襯底中。
表面波聲學(xué)納米流體驅(qū)動器的制備步驟是(1)制備SOI(silicon-on-insulator)襯底，襯底為三層結(jié)構(gòu)，由表層薄膜硅、中間隔離層二氧化硅和底層體硅基底組成，用邦定(bonding)工藝將三層連接為一體；(2)用微機械體加工技術(shù)在襯底制備表面波聲學(xué)驅(qū)動器的柵狀電極；(3)用微機械體加工技術(shù)在襯底上制備加熱器的加熱電阻；(4)在襯底上配備表面波聲學(xué)驅(qū)動器控制電極和加熱電極；其中表面波聲學(xué)驅(qū)動器是利用深度離子刻蝕的方法在襯底上制作而成，控制電極是利用依靠CMOS工藝在襯底上制作的金屬化電極；在SOI(silicon-on-insulator)襯底上，制作加熱電極和加熱電阻的方法是，用離子注入技術(shù)在襯底的表層硅上摻雜注入雜質(zhì)三五組離子，使表層硅形成特定形狀的加熱電阻，加熱電極是用CMOS工藝在襯底上制作的金屬化電極。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的顯著優(yōu)點是1、體積小、能耗低、易于集成、穩(wěn)定性高、控制精確、成本低、產(chǎn)量大、易于產(chǎn)業(yè)化。
2、表面波聲學(xué)驅(qū)動器可以精確控制納米流體的流量、流速和流動方向。
3、加熱器可以精確控制納米流體的溫度。
4、可以與外部控制器件集成，數(shù)字化控制納米流體的溫度、流量、流速和流動方向。
5、可驅(qū)動控制各種成分和濃度的有機、無機納米流體。
6、本方法使用安全、有效、經(jīng)濟、合理。


圖1是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1的側(cè)視圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例詳述本發(fā)明。
參見附圖1，附圖2，本發(fā)明由控制電極1、表面波聲學(xué)驅(qū)動器2、加熱器3、襯底4、納米流體通道5等組成。它的連接結(jié)構(gòu)見附圖1由控制電極1控制的表面波聲學(xué)驅(qū)動器2固定在襯底4上，納米流體通道5位于表面波聲學(xué)驅(qū)動器2表面波發(fā)射方向，垂直于表面波聲學(xué)驅(qū)動器2柵裝電極，加熱器3由加熱電極和加熱電阻構(gòu)成位于納米流體通道5下部襯底4中。
制備方法(1)制備SOI(silicon-on-insulator)襯底4，襯底4是三層結(jié)構(gòu)，由表層薄膜硅、中間隔離層二氧化硅和底層體硅基底組成，用邦定(bonding)工藝將三層連接為一體。(2)用微機械體加工技術(shù)在襯底4上制備表面波聲學(xué)驅(qū)動器2的柵狀電極。(3)用微機械體加工技術(shù)在襯底4上制備加熱器3的加熱電阻。(4)在襯底4上配備表面波聲學(xué)驅(qū)動器2控制電極和加熱電極。所述的微機械體加工技術(shù)是一種重要對體硅進行三維加工，以襯底硅片作為機械結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)。
具體制作工藝流程在SOI(silicon-on-insulator)襯底4上，制作控制電極1和表面波聲學(xué)驅(qū)動器2，其中表面波聲學(xué)驅(qū)動器2是利用深度離子刻蝕的方法在襯底4上制作而成，控制電極1依靠CMOS工藝在襯底4上制作金屬化電級；納米流體通道5位于表面波聲學(xué)驅(qū)動器2表面波發(fā)射方向，垂直于表面波聲學(xué)驅(qū)動器2柵裝電極。在SOI(silicon-on-insulator)襯底4上，制作加熱電極和加熱電阻，依靠離子注入技術(shù)在表層硅上摻雜注入雜質(zhì)三五組離子，使表層硅形成特定形狀的加熱電阻，加熱電極依靠CMOS工藝在襯底上制作金屬化電級。CMOS工藝是公開的互補型金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)。
本發(fā)明利用表面波聲學(xué)驅(qū)動器2產(chǎn)生垂直于驅(qū)動器柵狀電極方向的強方向性表面聲波，驅(qū)動納米液滴6在納米流體通道5中發(fā)生有特定方向的振動遷移(振移)。利用表面波聲學(xué)驅(qū)動器2發(fā)出的表面波精確控制納米流體的流量、流速和流動方向。利用加熱器3可以精確控制納米流體的溫度。通過控制表面波聲學(xué)驅(qū)動器2電極和加熱器3電極上的信號，就可以精確控制納米流體的溫度、方向、流速和流量。
本發(fā)明的工作過程如下在控制電極1的兩端加入控制信號，使表面波聲學(xué)驅(qū)動器2產(chǎn)生垂直于驅(qū)動器柵狀電極方向的強方向性表面聲波，驅(qū)動納米液滴6在納米流體通道5中發(fā)生有特定方向的振動遷移(振移)，通過控制驅(qū)動器電極和加熱器電極上的信號，就可以精確控制納米流體的溫度、方向、流速和流量。本發(fā)明可以與外部控制器件集成，數(shù)字化控制納米流體的溫度、流量、流速和流動方向。可以驅(qū)動控制各種成分和濃度的有機、無機納米流體。
權(quán)利要求
1.一種表面波聲學(xué)納米流體驅(qū)動器，它由襯底、表面波聲學(xué)驅(qū)動器、控制電極、納米流體通道、加熱器五個部分組成，其特征在于，由控制電極控制的表面波聲學(xué)驅(qū)動器固定在襯底上，納米流體通道位于表面波聲學(xué)驅(qū)動器表面波發(fā)射方向，垂直于表面波聲學(xué)驅(qū)動器柵裝電極，加熱器由加熱電極和加熱電阻構(gòu)成位于納米流體通道下部襯底中。
2.一種如權(quán)利要求1所述的表面波聲學(xué)納米流體驅(qū)動器的制備方法，其特征在于，制備步驟是(1)制備SOI襯底，襯底為三層結(jié)構(gòu)，由表層薄膜硅、中間隔離層二氧化硅和底層體硅基底組成，三層用邦定工藝固接為一體；(2)用微機械體加工技術(shù)在襯底制備表面波聲學(xué)驅(qū)動器的柵狀電極；(3)用微機械體加工技術(shù)在襯底上制備加熱器的加熱電阻；(4)在襯底上配備表面波聲學(xué)驅(qū)動器控制電極和加熱電極；其中表面波聲學(xué)驅(qū)動器是利用深度離子刻蝕的方法在襯底上制作而成，控制電極是利用依靠CMOS工藝在襯底上制作的金屬化電極；在SOI襯底上，制作加熱電極和加熱電阻的方法是，用離子注入技術(shù)在襯底的表層硅上摻雜注入雜質(zhì)三五組離子，使表層硅形成特定形狀的加熱電阻，加熱電極是用CMOS工藝在襯底上制作的金屬化電極。
全文摘要
一種表面波聲學(xué)納米流體驅(qū)動器器件及其制作方法，屬于驅(qū)動納米液滴技術(shù)的驅(qū)動器領(lǐng)域。由五個部分組成，表面波聲學(xué)驅(qū)動器固定在襯底上，納米流體通道位于表面波聲學(xué)驅(qū)動器表面波發(fā)射方向，加熱器位于納米流體通道下部襯底中。制備步驟是制備SOI襯底，襯底為三層結(jié)構(gòu)，由表層薄膜硅、中間隔離層二氧化硅和底層體硅基底組成，用綁定工藝將三層連接為一體；用微機械體加工技術(shù)在襯底上制備表面波聲學(xué)驅(qū)動器的柵狀電極；用微機械體加工技術(shù)在襯底上制備加熱器的加熱電阻；在襯底上配備表面波聲學(xué)驅(qū)動器控制電極和加熱電極。本器件體積小、能耗低、易于集成、穩(wěn)定性高、易于產(chǎn)業(yè)化的特點，能夠精確控制微流體的溫度、流速、流量和流動方向。
文檔編號F17D1/00GK1988356SQ20061010221
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月1日
發(fā)明者曾屹, 閻濟澤 申請人:河北理工大學(xué)