專利名稱：選通開關陣列的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種選通開關陣列。
背景技術：
現有的集成電路，普遍采用晶體管實現電路的開關選通，但晶體管的體積尺寸很 難適應器件電路更加微型化的需求，且費用也較為高昂。如果將金屬納米線、半導體納米線 等直接作為電路開關，對微/納電路進行連通，將能進一步滿足微型化要求。目前，科研人 員運用直線平行微電極陣列，并利用介電泳力實現了微/納電路的精確連接，但通常單束 納米線只能對固定的某對微電極實現連接，而無法實現多路微/納電路的動態或者選擇性 連接以及柔性化集成。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是現有的集成電路中，晶體管選通開關陣列不適應 器件電路微型化的需求，納米線電路開關難以實現多路微/納電路的動態或者選擇性連接 以及柔性化集成。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種選通開關陣列，其特 征在于，上基板和下基板之間設置絕緣間隔層，三者構成微流體腔；下基板上表面設有η (η ^ 2)根呈圓周狀均勻排布的微電極，所述的上基底和下基底均為透明材料。設計中，采用透明的上下基板，便于激光束通過基板形成光鑷，亦便于操作者觀 察；所述光鑷是現有技術中一種利用激光束移動微小物體的光場，該光場能形成了一個勢 能較低的區域，即區域內外存在勢壘，當微粒的動能不足以克服這個勢壘時，粒子將始終停 留在光阱內；因此，通過移動光束，即可實現對粒子的遷移操縱；每兩個不同的微電極均可 形成一微電極對；移除光鑷后，在微電極對間連通電壓，利用非均勻電場下的介電泳力將納 米線束連接在微電極之間的尖端位置，即可實現選通電路。現有的直線平行微電極陣列只 能實現固定的某兩根微電極間的納米線連接，而且占用的面積相對偏大，集成性低，對于直 線陣列上的任意微電極間的選擇性連通往往很難實現，且容易發生納米線連接的混亂、搭 接、錯位，使外圍功能電路連接的可擴展性受限。本實用新型中，微電極呈圓周狀排布，可以 使單束納米線實現圓周狀排布的任意微電極間的快速選通連接，提高了外圍功能電路的可 擴展性和集成柔性。所述微流體腔內相鄰的微電極間距為納米線直徑的幾十至數百倍，微 流體腔的截面積將根據排布電極的數目而定，在幾個平方微米至平方厘米不等；間隔層的 厚度在幾十至幾百微米之間；為方便集成電路中對開關選通的精確控制，上基板上還設有微孔。微孔主要用于 連接輸液導管，由于精確控制需要隨時調節微流體腔內的溶液量，因此，設置微孔更便于操 作人員按需要調節。作為本實用新型的一種改進方案，微電極的一端為錐形或圓形的尖端。這樣設計 有利于提高微電極間形成的局部電場強度。[0008]本實用新型的優點是所述選通開關陣列克服了直線平行微電極連接可擴展性 差、柔性較低的缺陷，結合光鑷技術與介電泳技術，實現了圓周狀排布的任意微電極間的快 速選通連接，其結構簡單、體積小、功能穩定、精度高且制作成本低廉。
圖1為本實用新型選通開關陣列的結構示意圖；圖2為本實用新型微電極圓周狀排布及微流體腔結構的截面示意圖；圖3為本實用新型選通開關陣列示意圖；圖4為本實用新型選通開關陣列實施應用方法示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型選通開關陣列作進一步說明。如圖1至2所示，上基板2和下基板3之間設置絕緣間隔層4，三者構成的微流體 腔5 ；上基板上還設有微孔21，下基板3的上表面設有8根呈圓周狀均勻排布的微電極1， 微電極1的尖端為錐形，且兩個不同的微電極1可形成微電極對；上基底2和下基底3均為 玻璃或聚合物制成的透明材料；激光束6穿過上基底2形成可用以捕獲并移動納米線至需 要位置的光鑷；然后，在需要的微電極對間加上電壓，使納米線連接，即可達到開關選通的 功能。如圖4所示，選通開關陣列的微流體腔內置有配好的一定濃度的納米線溶液，當 激光束6從上基板2投射進入微流體腔5內時，由激光束6產生的光場將會對溶液中的納米 線產生鉗制作用，可以捕獲單根或一束納米線，此時的納米線具有一定的懸浮高度。通過移 動光束，將納米線移動至選通微電極對的中心區域；隨后撤除光鑷的作用，由于納米線的密 度大于溶液介質密度，會呈現自然沉降的趨勢。然后利用可編程波形發生器8在特定的微 電極對上施加交流信號，這時微電極對之間的區域會產生非均勻電場，通過可編程控制器 81控制施加信號的強度和頻率，可以使納米線在兩個微電極1尖端之間實現搭橋連接。如 果需要更換連通的微電極對，只需在撤除電壓之后，先利用光鑷將納米線平移或轉動至方 便區域，在另一對微電極1之間施加交流信號，則納米線將在另一對微電極1間實現橋接。 每一根微電極1都可與某一特定微電路模塊9相連，這樣就可以通過控制納米線選通連接 微電極1，從而實現不同微電路模塊9之間的相互連通和集成，完成特定的功能作用。如圖3所示，還可以將選通開關陣列制作成陣列模式，集成到一塊芯片上，如果一 個芯片上集成有36個選通開關陣列，而每個選通開關陣列具有4根電極，利用一塊芯片就 可以同時最大控制36 X 4個微電路模塊間的組合通斷，從而大大提高了集成化程度。此外， 選通開關陣列陣列芯片上的每個選通開關陣列的大小形狀可以完全相同，也可以部分相同 或者全部不同，以滿足不同擴展功能的需求。
權利要求1.一種選通開關陣列，其特征在于，上基板(2)和下基板(3)之間設置絕緣間隔層(4)， 三者構成微流體腔(5)；下基板(3)上表面設有η (η > 2)根呈圓周狀均勻排布的微電極 (1)，所述的上基底(2)和下基底(3)均為透明材料。
2.根據權利要求1所述的選通開關陣列，其特征在于，上基板(2)上還設有微孔(21)。
3.根據權利要求1或2所述的選通開關陣列，其特征在于，微電極(1)的一端為錐形 或圓形的尖端。
專利摘要本實用新型公開了一種選通開關陣列，其特征在于，上基板和下基板之間設置絕緣間隔層，三者構成微流體腔；下基板上表面設有n(n≥2)根呈圓周狀均勻排布的微電極，所述的上基底和下基底均為透明材料。本實用新型的優點是所述選通開關陣列克服了直線平行微電極連接可擴展性差、柔性較低的缺陷，結合光鑷技術與介電泳技術，實現了圓周狀排布的任意微電極間的快速選通連接，其結構簡單、體積小、功能穩定、精度高且制作成本低廉。
文檔編號H01H36/00GK201918314SQ201020663639
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月16日 優先權日2010年12月16日
發明者倪中華, 朱曉璐, 陳科, 項楠 申請人:東南大學