[发明专利]单类和多类微小物体悬浮定向移动及自主装巨量转移方法

说明书

本发明提供单类及多类微小物体悬浮定向移动及自主装巨量转移方法。通过对微小物体和目标载板进行表面处理，使目标载板目标位置具有不同的表面能。将微小物体和目标载板放入溶液中，在溶液中溶入或通入气体并析出气泡包裹微小物体进行悬浮上升靠近目标载板。利用目标载板目标位置的表面能的差异，使气泡和芯片被目标位置捕获并停留，再进行除气处理，使气泡溶解，微小物体与目标载板的目标位置进行结合。对目标载板不同目标位置进行差异化表面处理，可以进一步在不同溶液中依次实现多类微小物体的悬浮定向移动及自主装巨量转移。本发明提供单类及多类微小物体悬浮定向移动及自主装巨量转移方法，具有效率高，定位精度高，易操作的优点。

技术领域

本发明涉及微小物体移动技术领域，更具体地，涉及单类和多类微小物体悬浮定向移动及自主装巨量转移方法。

背景技术

定向移动是材料加工与物质分离的重要手段，在材料、生物、电子等领域有广泛的应用。微小物体的巨量转移在微小物体等微型芯片、生物、材料领域具有重要应用价值。目前主要的巨量转移的技术分为几个类别：1)Fine Pick/Place精准抓取，主要是a)静电力：采用具有双极结构的转移头，在转移过程中分别施于正负电压，当从衬底上抓取微小物体时，对一硅电极通正电，微小物体就会吸附到转移头上，当需要把微小物体放在既定位置时，对另外一个硅电极通负电，即可完成转移；b)范德华力：使用弹性印模，结合高精度运动控制打印头，利用范德华力，通过改变打印头的速度，让微小物体黏附在转移头上，或打印到目标衬底片的预定位置上；c)磁力：在切割之前，在微小物体上混入诸如铁钴镍等磁性材料，利用电磁吸附和释放；2)Selective Release选择性释放：不经过拾取环节，直接从原有衬底上将微小物体进行转移，主要技术有图案化激光：使用准分子激光，照射在生长界面上的氮化镓薄片上稀疏分散的模具大小区域，再通过紫外线曝光产生镓金属和氮气，做到平行转移至衬底，实现精准的光学阵列转移；3)Self-Assembly自组装，主要使用流体力技术：利用刷桶在衬底上滚动，使得微小物体置于液体悬浮液中，通过流体力，使微小物体落入衬底上的对应井中。

对于微小物体的巨量转移，精准抓取和选择性释放转移方式存在转移效率低的问题，而自主装方式存在转移可靠性低，定位精度差，可操作性差的问题。转移效率和转移精度难以兼容。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的微小物体的巨量转移方法存在转移效率低、可靠性低、定位精度差，可操作性差的问题，提供单类微小物体悬浮定向移动及自主装巨量转移方法。本发明能够使得微小物体的定向移动及自主装巨量转移效率高，定位精度高，易操作。

本发明还提供多类微小物体悬浮定向移动及自主装巨量转移方法

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：微小物体悬浮定向移动及自主装巨量转移方法，包括以下步骤：

S1.将待转移的微小物体进行表面处理后，放入具有表面活性剂和粘度调节剂的溶液A中，微小物体的表面不与溶液A发生浸润，溶液A密度低于微小物体；

S2.对目标载板进行图案化处理和表面处理，使其目标位置产生图案，且图案表面对溶液A不发生浸润但对微小物体表面发生浸润，目标载板上除所述图案之外的表面对溶液A发生浸润但对微小物体表面不发生浸润；

S3.将目标载板上具有图案的表面朝下浸入溶液A内，目标载板水平向下或倾斜向下；

S4.在溶液A中溶入气体A，使得气体A在溶液A中产生气泡，气泡吸附在微小物体表面，同时进行超声处理，使气泡破裂成若干个临界尺寸气泡，临界尺寸气泡携带微小物体上升至目标载板的图案；

S5.对溶液A进行溶气处理，气泡溶解，微小物体上表面与图案接触并粘结；

S6.将目标载板移出溶液A，并进行冲洗，烘干去除目标载板表面残余溶液。