微流控芯片的进展

微流控分析芯片最初只是作为纳米技术革命的一个补充，在经历了大肆宣传及冷落的不同时期后，最终却实现了商业化生产。微流控分析芯片最初在美国被称为“芯片实验室”（lab-on-a-chip），在欧洲被称为“微整合分析芯片”（micrototal analytical systems），随着材料科学、微纳米加工技术和微电子学所取得的突破性进展，微流控芯片也得到了迅速发展，但还是远不及“摩尔定律”所预测的半导体发展速度。今天阻碍微流控技术发展的瓶颈仍然是早期限制其发展的制造加工和应用方面的问题。芯片与任何远程的东西交互存在一定问题，更不用说将具有全功能样品前处理、检测和微流控技术都集成在同一基质中。由于微流控技术的微小通道及其所需部件，在设计时所遇到的喷射问题，与大尺度的液相色谱相比，更加困难。上世纪80年代末至90年代末，尤其是在研究芯片衬底的材料科学和微通道的流体移动技术得到发展后，微流控技术也取得了较大的进步。为适应时代的需求，现今的研究集中在集成方面，特别是生物传感器的研究，开发制造具有超强运行能力的多功能芯片。 美国圣母大学(University of Notre Dame)的Hsueh-Chia Chang博士与微生物学家和免疫检测专家合作研究，提高了微流控分析设备检测细胞和生物分子的速度和灵敏性。同时，Chang对交流电动电学进行了改善，因为他认为交流电（AC）可作为选择平台，驱动流体通过用于医学和研究的微流控分析仪。微流控分析仪最初的驱动机制是常规的直流电动电学，但是使用时容易产生气泡并引起物质在电极发生化学反应的缺点限制了直流电的应用，此外，为保证其对流量的精确控制，直流电极必须放置在储液池中，不能直接连接在电路中。

三个因素美国Caliper Life Sciences公司Andrea Chow博士认为，微流控技术的成功取决于联合、技术和应用，这三个因素是相关的。他说：“为形成联合，我们尝试了所有可能达到一定复杂性水平的应用。从长远且严密的角度来对其进行改进,我们发现了很多无需经过复杂的集成却有较高使用价值的应用，如机械阀和微电动机械系统（MEMS）。”改进的微流控技术，一般用于蛋白或基因电泳，常常可取代聚丙烯酰胺凝胶电泳。进一步开发的芯片可用于酶和细胞的检测，在开发新药方面很有用。更进一步的产品是可集成样品前处理的基因鉴定，例如基于芯片的链式聚合反应（PCR）。由于具有高度重复和低消耗样品或试剂的特性，这种自动化和半自动化的微流控芯片在早期的药物研发中，得到了广泛应用。Caliper的商业模式是将芯片看作是与昂贵的电子学和光学仪器相连接的一个消费品，目前，已被许多公司独立的采用。每个芯片完成一天的实验运作的成本费用大概是5美元，而高通量的应用成本是几百到几千美元，但预计可以重复循环使用几百或几千次，以一次分析包括时间和试剂的成本计算在内，芯片的成本与一般实验室分析成本相当。此外，特定设计芯片的批量生产也大大降低了其成本。Caliper的旗舰产品是LabChip 3000新药研发系统，其微流体成分分析可以达到10万个样品，还有用于高通量基因和蛋白分析的LabChip 90 电泳系统。据Caliper宣称，75 %的主要制药和生物技术公司都在使用LabChip 3000系统。美国加州的安捷伦科技公司曾与Caliper科技公司签署正式合作协议，该项合作于1998年开始，去年结束。安捷伦作为一个仪器生产商的实力，结合其在喷墨墨盒的经验，在微流控技术尚未成熟时，就对微流体市场做出了独特的预见，喷墨打印是目前为止微流控技术应用最多的产品，每年的使用价值100亿美元。安捷伦已有一些仪器使用趋向于具有更多可用性方面的经验，并将这些经验应用到了微流体技术开发上。微流体和生物传感器的项目经理Kevin Killeen博士在接受采访时说，安捷伦的目标是为终端使用者解除负担，“由适宜的仪器产品组装成的系统可以让非专业人士 *** 纵专业设备”。微流体技术也需要适时表现出其自身的实用性和可靠性，例如，纳米级电喷雾质谱分析（nano-electrospray MS）不必考虑其顶端的闭合及边带的加宽，Killeen补充道：“对于生物学家来说，微流控技术的价值就在于此。” 安捷伦在微流控技术平台上的三个主要产品是Agilent 2100 Bioanalyzer/5100 Automated Lab-on-a-Chip (已于2004年11月推出）和HPLC-Chip（已于2005年3月推出）。鉴定蛋白的HPLC-Chip集成了样品富集和分离，同时还将设备装置减少至LC/MS系统的一半。安捷伦的资料显示，这些特征减少了泄漏和死体积，这种芯片在实验控制时采用了无线电频率标识技术。 推动力目前，一直都未能解决的仍然是驱动力问题，以及如何控制流体通过微毛细管。研究者认为，从某种程度上来说，微致动器（micro-actuators）可以为微流控技术提供动力和调节，但是这一设想并没有成功。Chia Chang博士认为，现在还不可能实现利用微电动机械系统（MEMS）作为微流体驱动力，因为“还没有设计出这样的微电动机械系统”。至少到目前为止，一直都在应用非机械的流体驱动设备。刚刚兴起的技术有斯坦福大学Stephen Quake研究小组开发的微流体控制因素大规模地综合应用和瑞士Spinx Technologies开发的激光控制阀门。澳大利亚墨尔本蒙纳士大学的研究者正在开发可在微通道内吸取、混合和浓缩分析样品的等离子体偏振方法。等离子体不接触工作流体便可产生“推力”，具有维持流体稳定流动，对电解质溶液不敏感也不受其污染的优点。瑞士苏黎士联邦工业大学的David Juncker认为，流体的驱动没有必要采用这类高新技术，利用简单的毛细管效应就可以驱动流体通过微通道。Juncker博士说,以毛细管作用力驱动流体具有独特优势：自包含、可升级、没有死体积、可预先设计、易更换溶液。可应用的范围包括开发药物的免疫检测和定点照护诊断检测。最近，Juncker博士及其同事已经开发出可以梯度检测大分子蛋白和检测单个细胞的微流控探测器，Juncker说“这种探测器结合了扫描和微流控技术，定义了一类新的实验空间”, 同时他还设想将这种探测器应用于细胞生物学和新药开发上。另外一个与微流控技术相关却一直未能克服的障碍，是“设备尺寸缩小而存在的效益递减临界点问题”系统缩小到微米甚至纳米级的尺度范围，与之结合的设备成为一个主要问题。对于微流控芯片，必须将材料从微通道中放入和取出，还要从纳升级流量的流体中获得可靠信号。一些研究者建议将微流控技术与“中等流体”结合，——以小型化的方式附加到中等尺寸的设备中，可以浓缩样品，易于检测。生物学家还受他们所使用微孔板的几何限制。Caliper和其他的一些公司正在开发可以将样品直接从微孔板装载至芯片的系统，但这种 *** 作很具挑战性。美国Corning公司Po Ki Yuen博士认为，要说服生产商将生产技术转移到一个还未证明可以缩减成本的完全不同的平台，是极其困难的。Yuen博士所领导的研究小组的研究领域包括微电动机械系统、光学和微流体学，目前致力于研发新药的非标定检测系统方面的研究。

与芯片之间的比较美国Cascade Microtech公司的Cali Sartor认为，当今生命科学领域的微流体与20年前工业领域的半导体具有相似之处。计算机芯片的开发者最终解决了集成、设计和增加复杂性等问题，而微流体技术的开发者也正在从各方面克服微流控技术所遇到的此类问题。Cascade的市场在于开发半导体制造业的最初检验和分析系统，现在希望通过具微流控特征和建模平台的L-Series实现市场转型。L-Series包括严格的机械平台，集成了显微镜技术、微定位和计量学等方法。可应用于芯片电场的微型电位计（Microport）也作为其开发的副产品。L-Series致力于真正的解决微流控设备开发者所遇到的难题：必须独立构造芯片系统和提供实用程序，Sartor说：“若是将衬质和芯片粘合在一起，需要经过长期的多次测试，”设计者若想改变流体通道，必须从头开始。L-Series检测组使内联测试和假设分析实验变得更简单，测试一个新设计只要交换芯片即可。当前，L-Series设备只能在手动模式下运行，一次一个芯片，但是Cascade 正在考虑开发可平行 *** 作多个芯片的设备。Cascade 有两个测试用户：马里兰大学Don DeVoe教授的微流体实验室和加州大学Carl Meinhart教授的微流体实验室。德国thinXXS公司开发了另一套微流控分析设备（图4）。该设备提供了一个由微反应板装配平台、模块载片以及连接器和管道所组成的结构工具包。可单独购买模块载片。 ThinXXS还制造专用芯片，生产微流体和微光学设备和部件并提供相应的服务。将微流控技术应用于光学检测已经计划很多年了，thinXXS一直都在进行这方面的综合研究，但未提供详细资料。ThinXXS公司Thomas Stange博士认为，虽然原型设计价格高且有风险，微制造技术已不再是微流控产品商业化生产的主要障碍。对于他们公司所 *** 纵的高价药品测试和诊断市场，校准和工艺惯性才是最主要的障碍。ThinXXS于6月推出了一款新的微芯片产品QPlate，同时宣称该产品首次结合了硅微处理、微铸技术以及印制电路板技术。QPlate是与丹麦Sophion Bioscience公司合作开发的，是QPatch-16 system的组成部分，QPatch-16 system可平行的测量16个细胞离子通道。

本征半导体中流体越多导电越强。

本征半导体（intrinsic semiconductor)）是完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。但实际半导体不能绝对的纯净，此类半导体称为杂质半导体。本征半导体一般是指其导电能力主要由材料的本征激发决定的纯净半导体。更通俗地讲，完全纯净的、不含杂质的半导体称为本征半导体或I型半导体。主要常见代表有硅、锗这两种元素的单晶体结构。

在绝对零度温度下，半导体的价带（valence band）是满带（见能带理论），受到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带（forbidden band/band gap）进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带（conduction band），价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位，称为空穴（hole），导带中的电子和价带中的空穴合称为电子空穴对。

复合半导体：

导带中的电子会落入空穴，使电子—空穴对消失，称为复合（recombination）。复合时产生的能量以电磁辐射（发射光子photon）或晶格热振动（发射声子phonon）的形式释放。在一定温度下，电子空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡，此时本征半导体具有一定的载流子浓度，从而具有一定的电导率。

加热或光照会使半导体发生热激发或光激发，从而产生更多的电子—空穴对，这时载流子浓度增加，电导率增加。半导体热敏电阻和光敏电阻等半导体器件就是根据此原理制成的。常温下本征半导体的电导率较小，载流子浓度对温度变化敏感，所以很难对半导体特性进行控制，因此实际应用不多。

半导体有什么好处 为什么要用半导体, 为什么要使用半导体而不是导体

半导体是介于导体与绝缘体之间的材料。但半导体有个特性是导体和绝缘体所没有的，那就是可以做成两种不同特性的基片，再把这两种基片结合到一起就可体现绝缘和导体交替的特性，如二极体反向绝缘，正向导电，三极体通过一个控制端可让其导电就导电，让其绝缘就绝缘。所以就容易成为可以控制的器件，由此制作了很多电子产品

晶片为什么要用半导体作？

矽做为半导体,可以有很多特殊的功能.在高纯的矽加些别的微量元素可以有独特的作用,比如做2J管.3J管,实际上很多硬体都是由各种电子元件构成的 ,其中不缺乏2.3J电晶体.

什么叫杂质半导体？杂质半导体有哪几种？为什么要往纯净的半导体中掺入杂质？

本征半导体经过掺杂就形成杂质半导体，一般可分为n型半导体和p型半导体,半导体中的杂质对电导率的影响，本征半导体掺杂后形成的P型或N型半导体，是制造积体电路，二极体电晶体的必须材料 :baike.baidu./view/1003023.?wtp=tt

导体和半导体有什么区别 半导体也能导电为什么不叫导体

导体,一般指金属,其在常温下的金属晶体结构与晶体矽等半导体是大不相同的,虽然名义上金属在非化合态的时候电子轨道最外层也有1-4个电子在围绕原子核高速旋转,看起来是受原子核严密控制的,但实际上金属晶体的结构却十分松散,金属原子之间可以滑动,这就是为什么金属有或多或少的延展性,而电子们的活动就更为自由,当有外电压的作用时,他们就会发生定向移动,形成电流.半导体晶体的内部结构相比之下就牢固得多,特别是体现在原子核对其外层电子的作用力较强,当电子离开原子核的时候,原子核对电子原来的作用力就在原先电子存在处形成了"力量真空",就是我们所说的空穴.而金属的力量相比之下小得多,当失去电子之后就不能认为出现了"力量真空”。所以，只有在描述半导体导电原理是才引入“空穴”这个概念（清华资源）

本征半导体与参杂半导体有什么不同？

本征半导体是c纯净的半导体。在本征半导体中参入微量杂质元素可提高半导体的导电能力，参杂后的半导体称为杂质半导体。根据参入杂质的不同可分为N型半导体和P型半导体。

本征半导体费米能级位于导带底和价带顶之间的中线上，导带中的自由电子和价带中的空穴均很少，因此常温下导电能力低，但在光和热的激励下导电能力增强。

n型掺杂半导体的费米能级接近导带底，导带中的自由电子数高于本征半导体，导电能力随掺杂浓度提高而增强，属于电子导电为主的半导体。

p型掺杂半导体的费米能级接近价带顶，价带中的空穴数高于本征半导体，导电能力随掺杂浓度提高而增强，属于空穴导电为主的半导体。

半导体有什么用处

半导体的导电效能介于导体和绝缘体之间，不掺杂的半导体(也叫本征半导体)的导电效能很差，但掺杂后的半导体就有一定的导电效能了，例如在Si半导体中掺杂P或者B等杂质就可以使半导体变成N型或P型半导体。N型半导体中电子是多数载流子，而P型半导体中空穴是多数载流子。

半导体制成的PN接面具有单向导电特性，但当PN接面两端加上足够大的反向电压时，PN接面会反向击穿，这时的电压叫做反向击穿电压。利用反向击穿特性，可以制成稳压二极体，利用正向特性，可以制成整流或检波二极体。

半导体的用途太多了，一句两句很难将清楚，这里就先介绍这些了。

半导体有什么用？

自然界的物质按导电能力可分为导体、绝缘体和半导体三类。半导体材料是指室温下导电性介于导电材料和绝缘材料之间的一类功能材料。靠电子和空穴两种载流子实现导电，室温时电阻率一般在10-5～107欧·米之间。通常电阻率随温度升高而增大；若掺入活性杂质或用光、射线辐照，可使其电阻率有几个数量级的变化。1906年制成了碳化矽检波器。

1947年发明电晶体以后，半导体材料作为一个独立的材料领域得到了很大的发展，并成为电子工业和高技术领域中不可缺少的材料。特性和引数半导体材料的导电性对某些微量杂质极敏感。纯度很高的半导体材料称为本征半导体，常温下其电阻率很高，是电的不良导体。在高纯半导体材料中掺入适当杂质后，由于杂质原子提供导电载流子，使材料的电阻率大为降低。这种掺杂半导体常称为杂质半导体。杂质半导体靠导带电子导电的称N型半导体，靠价带空穴导电的称P型半导体。

不同型别半导体间接触（构成PN接面）或半导体与金属接触时，因电子（或空穴）浓度差而产生扩散，在接触处形成位垒，因而这类接触具有单向导电性。利用PN接面的单向导电性，可以制成具有不同功能的半导体器件，如二极体、三极体、闸流体等。

此外，半导体材料的导电性对外界条件（如热、光、电、磁等因素）的变化非常敏感，据此可以制造各种敏感元件，用于资讯转换。半导体材料的特性引数有禁频宽度、电阻率、载流子迁移率、非平衡载流子寿命和位错密度。禁频宽度由半导体的电子态、原子组态决定，反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量。电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力。非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用（如光或电场）下内部载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性。位错是晶体中最常见的一类缺陷。位错密度用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度，对于非晶态半导体材料，则没有这一引数。半导体材料的特性引数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的差别，更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下，其特性的量值差别。

为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体

只有纯净的本征半导体，才可能按设计者的需要制造出需要的器件。 如果有杂质，电晶体就无法实现可控的或关断。

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