[发明专利]一种直立石墨烯电化学电极检测芯片及其制作方法

说明书

本发明公开一种直立石墨烯电化学电极检测芯片及其制作方法，该直立石墨烯检测芯片包括：基材和生长于所述基材上的直立石墨烯层，所述基材上预制有一套或多套凹槽，所述直立石墨烯层生长填充于所述凹槽内，形成有一个或多个电化学电极集成化检测芯片结构；所述直立石墨烯层的高度小于或等于所述凹槽的深度。所述制作方法包括以下步骤：提供一基材，并在所述基材上预制一套或多套凹槽；在所述凹槽内生长直立石墨烯层；对生长完成的直立石墨烯层进行处理，使所述直立石墨烯层的上表面与所述基材的上表面相平齐。本发明基材上的凹槽对纳米级脆弱的直立石墨烯层具有保护效果，且一定程度上降低了检测芯片的厚度，提高了后续应用的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及电化学电极检测芯片设计技术领域，尤其涉及一种直立石墨烯电化学电极检测芯片及其制作方法。

背景技术

直立型石墨烯是一种二维复杂结构的碳人工晶体纳米材料，其有效比表面积大，具有优异的导电性，且具有大量的结构缺陷，易于进行各种催化剂颗粒及化学生物分子的修饰，从而非常适合应用于电化学生化检测电极用材料。现有的直立型石墨烯电极通过在基材上化学气相沉积将碳原子沉积在基材上，形成突出于基材表面的直立型石墨烯电极。但直立型石墨烯层宏观上脆弱，怕刮、擦，不耐异物直接接触。大的表面积亦容易沾染微尘等各种污染物，从而使活性物质丧失效用，不利于其作为电极在产业中大规模的推广应用。

因此，构建一种全新的直立石墨烯电化学测试电极芯片的结构，以提高直立石墨烯电化学电极检测芯片的稳定性、改善直立石墨烯电化学电极检测芯片的应用场景、拓宽其应用需求，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决以上存在的技术问题，本发明提供一种直立石墨烯电化学电极检测芯片及其制作方法。通过优化设计直立石墨烯电化学电极检测芯片的结构，大大提高了直立石墨烯层的稳定性能，本发明的技术方案具体如下：

首先，本发明提供了一种直立石墨烯电化学电极检测芯片，包括：基材和生长于所述基材上的直立石墨烯层，所述基材上预制有一套或多套凹槽，所述直立石墨烯层生长填充于所述凹槽内，形成有一个或多个电化学检测电极结构；所述直立石墨烯层的高度小于或等于所述凹槽的深度，多套凹槽具有相同或不同的形状。

进一步地，每一套所述凹槽的形状为根据电化学测试电极设计需求设计而成。

进一步地，所述凹槽通过机械雕刻、激光蚀刻、辐射轰击或化学反应中的一种或多种手段形成。

进一步地，所述直立石墨烯层的高度为1-50μm。

进一步地，所述基材为绝缘薄膜，所述基材为PET、PE、PC、薄玻璃片、晶圆硅片、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷中的一种或多种。

进一步地，所述基材上设有过孔，所述基材上设有过孔，所述过孔内填充有导电物质；所述基材背面设有若干引脚和电路，所述直立石墨烯层通过所述过孔内的导电物质和所述电路与所述引脚电连接。

进一步地，所述导电物质为金属或导电碳材料。

其次，本发明还提供一种以上所述的直立石墨烯电化学电极检测芯片的制作方法，包括以下步骤：

提供一基材，并在所述基材上预制一套或多套凹槽；

在所述基材上生长直立石墨烯材料；

对生长完直立石墨烯材料的基材进行处理，去掉基材上凹槽以外生长的石墨烯材料，使所述凹槽内生长的直立石墨烯层的上表面不高于所述基材的上表面。

进一步地，形成所述凹槽的方法包括：机械雕刻、激光蚀刻、辐射轰击或化学反应中的一种或多种。

进一步地，所述直立石墨烯层的生长方法为化学气相沉积。

进一步地，对生长完成的直立石墨烯层进行处理的方法包括：激光雕刻、光刻、机械加工、化学刻蚀等方法中的一种或多种。