纳秒脉冲驱动下铝基微沟道等离子体放电特性研究

本文设计制作了基于铝基衬底的微沟道阵列器件,并研究了纳秒脉冲微沟道等离子体放电特性。通过调控纳秒脉冲输出波形,获得了脉冲参数对微沟道等离子体放电特性的影响规律。结果表明,相比于传统的正弦波驱动,纳秒脉冲微沟道等离子体放电更集中,耦合效应更明显,且等离子体特性更易于调控。当改变脉冲参数时,6%左右的波形过冲电压会造成微沟道等离子体放电强度~30%的改变。另外,脉冲上升沿时间越短,放电强度越高,当上升沿时间由152 ns缩短至32 ns时,放电强度可提升~30%。

旋转对流下铜在微沟道中的电沉积

将刻有微沟道的芯片固定在旋转圆盘电极上,在旋转对流条件下于微沟道中电沉积铜.微沟道深度为1μm,宽度分别为0.35μm,0.50μm,0.70μm.研究了芯片的旋转、电流密度以及Cu2+浓度等对微沟道中铜沉积的影响.实验表明,在旋转对流传质下,铜在微沟道中的沉积速率比静止芯片时的约快2～3倍.较低的Cu2+浓度和适中的沉积电流密度更有利于超等厚沉积的形成.

测量激光二极管条微沟道封装热沉的热阻尼系数

重庆师范学院应用物理研究室已经用自己的工艺制造出高功率激光二极管线阵的微沟道冷却封装组件。通过泵压一流量 ,耗散热一温升 ,激光峰位波长—压强差倒数等曲线的测量可推算出的该器件热阻系数随水力学功变化的公式。

微沟道阵列基片热压成型收缩规律研究

以微沟道阵列基片热压成型收缩率为研究对象,利用正交试验进行热压成型研究,结合基片的收缩规律,最终确定热压成型模零件的收缩率,并根据微沟道阵列基片与多孔支架基片之间的装配关系,应用UG9.0模拟分析了合格微沟道阵列基片的收缩率范围。结果表明:热压温度是影响微沟道阵列基片收缩率的主要因素,其次是热压时间,热压压力影响最小;热压工艺参数对微沟道阵列基片纵、横向收缩率有相似的影响规律,其收缩主要为结晶收缩。

电泳微芯片进样口与微沟道形状的优化设计

基于电渗流场的理论，建立电泳芯片的不同结构模型，以计算流体力学（CFD）方法来模拟不同设计参数和电压组合下的电泳微芯片微沟道中流体流动现象。最终优化基本型毛细管微沟道交叉口形状为矩形，微沟道宽度为20μm，进样与分离场强为200-250V／cm。为在有限芯片面积下增加有效分离距离，设计螺旋形沟道电泳芯片模式。

铜微沟道热沉精密加工技术研究

微沟道传热技术是当前国际传热领域研究的前沿,在大功率半导体激光器列阵、大型计算机芯片冷却等领域具有广泛的应用前景。为了克服有成熟加工技术的硅微沟道导热系数不高的缺陷,解决普通铜沟道机械加工技术中加工切向应力对沟道壁的破坏无法获得小于300μm的沟道壁以及机械加工后毛刺对制冷流体工质阻力极大的问题,对导热系数更高的铜微沟道的沟道加工工艺进行了研究。利用机械雕刻和化学腐蚀相结合的方法,获得一种简单的机械-化学二次加工工艺,实现了对铜微沟道的精密加工,满足微沟道壁薄、沟道光滑的技术要求,且价格便宜、制作工艺简单。

集成微沟道空气流量传感器的动态特性

研究集成微沟道空气流量传感器的动态特性,定性分析了传感器动态特性的影响因素;并动态模拟了有正脉冲和负脉冲气流时上下游的温度随时间的变化关系,得到正负脉冲下横膈膜上温度稳定所需要的时间分别约为1.1 ms和1.5 ms。在实验中,测试了正负脉冲气流下,输出电压的完全响应时间分别为1.2 ms和1.5 ms;并采用示波器动态监测了不稳定流动状态下信号电压的时间特性,得到输出信号相对于流量脉冲稍有滞后,具有一定的流场惯性迟滞和热惯性迟滞。

微沟道冷却器的散热分析

为增加激光二极管的发光功率密度，可把微沟道散热器看作数百个平行的微小翅片，建立一个微沟道散热的数学模型。以此计算出的泵压极限和热阻系数与文献〔１〕的实验结果一致。

基于Comsol Multiphysics的微沟道式细胞分选仪研究

细胞分选仪可以分析患者的病情,准确而快速的分析能够使患者得到及时治疗。目前常用的细胞分选仪以流式细胞分选仪为主。随着医学界对细胞筛选、分离等能力要求的不断提高,其对细胞分选仪的精确度和运行速度提出了较高要求,并向小型化、集成化方向发展。因此,微沟道式细胞分选仪的理论研究备受瞩目。微沟道式细胞分选仪在提取细胞的基础上,把细胞按照需要筛选到不同试管内,以方便进一步分析与鉴定;通过Comsol Multiphysics软件的仿真环境,对微沟道式细胞分选仪的分选过程作必要的理论分析,并对细胞分选过程作模拟和定性分析。

千瓦级连续激光二极管面阵及微沟道冷却组件

千瓦级连续激光二极管面阵由30个40W的808nm连续激光二极管条组成,按要求排列成5×6矩阵,发光孔径12mm×70mm。每个激光二极管条安装在微沟道冷却封装组件上,依靠高压冷却水通过微沟道维持连续运行。面阵的30个二极管条的电路串联,冷却水道并联,恒流电流50A时,发射连续1060W,808nm波长的激光,平均功率密度126W/cm2。5个K型热电偶安装在面阵不同位置测量激光二极管底部附近硅热沉的温度随耗散热功率的增加,面阵整体热阻的测量值为0.009℃/W。千瓦级连续面阵可用于抽运大功率固体激光器,也可用于材料表面热处理。

微沟道热沉的泵压极限

本文得到微沟道热沉维持最佳致冷效果的泵压极限。

微纳沟道技术研究DNA分子性质研究

利用精细加工聚焦离子柬技术在氮化硅绝缘晶体上研制了形状不同的微纳米沟道，并结合非接触模式原子力显微技术观察了缓冲液和DNA溶液在沟道内运动的各自形貌。对沟道内溶液的形貌特性，尤其是一种表面有纳米沟槽的DNA溶液形貌进行了分析讨论。微纳孔道与原子力显微镜成像技术相结合，有助于更多地理解生物单分子动力学和静力学等方面的性质。

化学镀镍微道沟超级填充工艺

在次磷酸钠化学镀镍溶液中研究共同添加3-巯基丙烷磺酸钠和聚乙烯亚胺-5000对化学镀镍的影响,通过线性扫描伏安法研究了添加剂对阳极、阴极极化曲线的影响。结果表明,随着3-巯基丙烷磺酸钠浓度的增加,化学镀镍平均速率增大,当ρ(3-巯基丙烷磺酸钠)达到5mg/L时镀镍平均沉积速率达到最大,在此溶液中继续添加聚乙烯亚胺-5000,发现沉积速率下降,且比单独添加聚乙烯亚胺-5000还小。利用3-巯基丙烷磺酸钠对化学镀镍的加速作用和聚乙烯亚胺-5000的抑制作用,以及其在溶液中低的扩散系数,成功实现了化学镍的完全协同填充。

一种新颖的基于离子束刻蚀的纳米沟道制备技术

研究了一种新颖的基于MEMS工艺中离子束刻蚀的纳米沟道制备技术,通过研究离子束刻蚀微米级线条时,离子束刻蚀角度与刻蚀的轮廓形状之间的关系,在2μm线条内刻蚀出纳米沟道所需要的掩模图形,并结合KOH的各向异性腐蚀,成功获得了纳米沟道阵列。在两种不同的离子束刻蚀条件下,在2μm图形内分别制备出单纳米沟道和双纳米沟道,最小宽度可达440nm.

基于微细加工技术的高精度荧光检测生物芯片

荧光检测生物芯片在生命科学研究及诸多相关领域已经得到了广泛应用。利用荧光修饰核酸探针可以在液相态中检测到c-fos mRNA致癌基因信息或病毒性核糖核酸(RNA)。通过微细加工技术分别制造了变深度微沟道和变宽度微沟道,目的是找到微生物荧光检测芯片中的最佳检测宽度和深度,并对检测装置中光学滤波片进行了优化。芯片采用最优尺寸和装置采用优化过的荧光滤波片,不仅大幅缩短了检测时间,节省了荧光探针试剂,而且还提高了芯片荧光检测灵敏度。实验结果表明:当荧光检测系统的微沟道深度为500μm、宽度为200μm,并使用(480±15)nm的带通滤波片时,荧光修饰核酸探针的探测灵敏度从通常的20 fmol(即2×10-14 mol)减低到50 amol(即5×10-17 mol),提高了约400倍,大大提高了系统的检测精度。

基于微机电系统的高深宽比气相微色谱柱

色谱柱的微型化是实现气相色谱仪微小型化必须要解决的关键问题之一。该文基于微机电系统技术设计制作了一种具有高深宽比微沟道的气相微色谱柱。通过COMSOL软件进行仿真分析,得出气相微色谱柱具有均匀的流速场分布。测试结果表明,该气相微色谱柱成功分离了烷烃类气体混合物及苯系物,其理论塔板数可达14 028 plates/m,C7~C8的分离度最高,为10.82。这种气相微色谱柱由于具有体积小、能耗低、分离性能好等优点,可望在微小型气相色谱仪上获得应用。

基于微流控芯片的悬臂梁传感器性能优化

以微悬臂梁传感器为核心,设计集混合、富集和检测等功能于一体微流控芯片,可有效弥补微梁传感器在集成化、便携式检测应用方面的不足。然而,片上微尺度条件下的液相环境将影响检测结果的准确性。建立流固耦合模型,研究了流体速度、芯片结构对微梁传感器的影响,确定了微流控芯片的结构参数。结果表明,进样速度小于0.375 mL/min、80μm圆形微沟道、梯形检测池及传感器0°固定能有效降低流体流动特性的影响,并提升检测结果准确性。

微纳流体光波导及其在生物传感器中的应用

微纳流体光波导融合了微观流体与微光学特征,能够在相同物理空间实现流体介质和微光学信息功能及结构的集成,是生物化学分析及生物传感器的关键器件。本文综述了微纳流体光波导研究现状及其在生物传感器和生物化学分析中的应用实例。论述了实现微纳流体光波导的全反射机理、多层干涉效应,抗谐振反射机理,以及基于上述机理实现的各种流体波导形式。重点分析了基于微纳流体层流效应的全流体波导,基于多层干涉效应的Bragg光波导、空心光子晶体波导、狭缝光流体波导、抗谐振反射光波导等多种波导的特点。指出狭缝光流体波导和抗谐振反射光波导具有更好的设计灵活性,且检测灵敏度高、可靠性好、易于集成制造,可望在生物传感器及微纳流体光学系统中得到更广泛的应用。

超级化学镀铜填充微道沟的研究

超级化学铜填充技术不仅可以应用于半导体超大集成电路铜互连线,而且可以应用于三维封装.研究了不同浓度、不同分子量的PEG对以甲醛为还原剂的化学镀铜溶液中铜的沉积速率的影响.随着添加剂PEG浓度和分子量的增大,化学铜的沉积速率明显降低.电化学研究结果表明PEG通过抑制甲醛的氧化反应降低化学铜的沉积速率,PEG分子量越大,对化学铜的抑制作用越强.利用PEG-6000对化学铜的抑制作用和在溶液中低的扩散系数,采用添加PEG-6000的化学镀铜溶液,成功地实现了宽度在0.2μm以下微道沟的超级化学填充.就PEG的分子量、微道沟的深径比等因素对超级化学铜填充的影响也做了研究.