基于导电岛系统的敏感元件制造方法研究

本文基于特征角度为60°的导电岛微电极系统,探究低频条件下交流介电泳驱动金纳米粒子形成。首先,利用剥离(lift-off)方法制作了特征角度为60°的导电岛微电极系统,并基于该系统进行了纳米粒子介电组装实验,发现纳米粒子在低频范围内会形成纳米粒子短链或短簇结构;然后,基于电双层理论,分析了低频时交流电渗流(ACEO)对介电流动的影响,发现低频时电双层现象能够在一定程度上削弱流体中的电场和介电流动;最后,针对驱动频率为100 kHz的粒子轨迹分析发现该情况更易产生纳米粒子簇,较好地符合实验现象。

多间隙串行纳米电极系统内粒子的介电行为

为了探究金属纳米粒子在多导电元件微电路修复上的应用,分析纳米粒子介电串行组装过程中的运动趋势,基于一种多间隙纳米电极系统,研究处于非均匀电场内的纳米粒子的介电串行组装行为。首先,进行了导电岛微电极系统的粒子介电组装实验,发现组装获得的熔融态纳米粒子线能够增强电路的导电能力。然后,针对双间隙与多间隙串行纳米电极系统进行了介电串行组装对比实验,发现随着系统内导电元件数量的增加,纳米间隙均存在体组装现象,实现了多间隙串行纳米电极系统内的导电元件连接。最后,通过电场分布及介电组装过程中纳米粒子所受介电泳力、交流电热流以及二者合力的仿真分析发现:在频率为150 kHz的条件下,相比纳米间隙外部,间隙内部的介电泳力及交流电热流流速平均值更高;而且,在多间隙串行纳米电极系统任意间隙内均会出现纳米流体泵现象,且不受间隙数量的影响。纳米流体泵现象表明,处于非均匀电场内的金属纳米粒子在介电串行组装过程中具有体组装与面组装的趋势,此类组装趋势能够直接影响纳米粒子线的生成质量。

多岛微电极中纳米线介电组装机理研究

为了探究多岛微电极中纳米线的介电组装机理,基于单岛微电极和双岛微电极分别设计了纳米线介电组装实验,并建立了相应的微电极组装数值模型,分析了电场分布、介电泳力、交流电热流对介电组装的影响及合力作用下纳米线的电动力学行为.双岛微电极的电场分布具有更强的奇异性,对纳米线介电组装更有利;在电场频率超过反转频率后,双岛微电极中电热流的流动方向开始发生反向,中间微间隙区域上方出现的对流旋涡能够将纳米线输送至微间隙组装区域,进一步阐明纳米线的组装行为是介电泳力与电热流共同作用形成的.

导电岛微电极系统中纳米线介电组装行为研究

为了获得导电岛微电极系统中纳米线的介电组装特性,基于平面微电极对和导电岛微电极系统,进行了两种系统中纳米线操控的对比实验。分别建立了平面微电极对和导电岛微电极系统的纳米线介电组装模型,探究了两种模型下的纳米线从初始位置到最终桥接上微间隙过程中的运动轨迹;分析了导电岛微电极系统中纳米线所受的介电泳力、交流电热流以及两者合作用的电动力学行为。导电岛微电极系统对纳米线有着较强的介电俘获作用,导电岛的加入能够让纳米线更好地俘获到微间隙;同时纳米线的介电组装会受到频率的影响,当频率达到翻转频率,在微间隙上方产生的微流体漩涡能够把远场区域纳米线输送到组装区,使得纳米线受到正介电泳力的作用而被组装至微间隙。