一種電化學組合材料芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料科學實驗技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種電化學組合材料芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]組合材料芯片技術(shù)自上世紀90年代中期被發(fā)明以來[“A CombinatorialApproach to Materials Discovery^X.-D.Xiang, Xiaodong Sun，Gabriel Briceno，Yulin Lou, Ka1-An Wang, Hauyee Chang, William Gregory WalIace-Freedman, Sung-WeiChen, Peter G.Schultz，Science268，1738 (1995)]，已在材料科學研究領(lǐng)域取得廣泛而巨大的成功。研究者們針對各種功能材料、結(jié)構(gòu)材料開發(fā)了眾多高通量實驗研究工具[Combinatorial Approaches as Effective Tools in the Study of Phase Diagrams andComposit1n-structure-property Relat1nships，J1-Cheng Zhao, Prog.Mater.Sc1.51，557 (2006)] o然而，目前針對功能材料電化學性能的高通量實驗技術(shù)的發(fā)展較為滯后。針對材料某一服役性能的高通量研究，往往是基于通過高通量組合材料制備手段得到的組合材料芯片樣品展開的，因此，欲發(fā)展針對功能材料電化學性能的高通量實驗技術(shù)，首先應(yīng)發(fā)展針對電化學性能研究的組合材料芯片?，F(xiàn)有的組合材料芯片技術(shù)，如針對熒光材料、介電材料、結(jié)構(gòu)材料的組合材料芯片，只需實現(xiàn)在較小區(qū)域內(nèi)的大量樣品集成，再通過外部探針，如微區(qū)熒光光譜探針、近場微波掃描探針顯微鏡、納米壓痕微區(qū)探針等，即可完成針對其某一特征的高通量實驗研究。然而，材料的電化學性能測試大多數(shù)情況下需構(gòu)建電化學器件或電化學半器件，通過收集、解讀與材料樣品接觸的集流電極處的信號方可實現(xiàn)。早期的組合材料芯片技術(shù)，基本不涉及包含電極結(jié)構(gòu)的器件或半器件構(gòu)造，因此無法實現(xiàn)高通量電化學性能研究。近期新發(fā)展的一些針對半導體材料高通量篩選的組合材料芯片技術(shù)[“High Throughput Combinatorial Screening of Semiconductor Materials，，SamuelS.Mao, App1.Phys.A105，283 (2011)]，雖然引入了器件或半器件結(jié)構(gòu)，但由于缺乏針對電化學性能測試的針對性設(shè)計，也難以完全滿足高通量電化學性能測試的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種電化學組合材料芯片，以解決高通量材料電化學特性測試缺乏針對性設(shè)計的缺陷。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0005]—種電化學組合材料芯片，包括:
[0006]基底；
[0007]若干樣品區(qū)域，集成于所述基底上表面且呈陣列分布，各所述樣品區(qū)域中設(shè)置有集流電極，以及覆蓋所述集流電極上表面的樣品；
[0008]接口，位于所述基底的一側(cè)；
[0009]互不接觸的若干電極引線，所述電極引線設(shè)于所述基底以及接口的上表面，實現(xiàn)各所述集流電極與所述接口的電連接；
[0010]其中，所述基底上至少具有兩種材料成分或結(jié)構(gòu)不同的樣品。
[0011]較佳的，上述的電化學組合材料芯片，其中，所述集流電極與所述樣品之間還設(shè)有一阻擋層。
[0012]較佳的，上述的電化學組合材料芯片，其中，阻擋層的材質(zhì)為T1-N、T1、Ta中的一種或多種組合。
[0013]較佳的，上述的電化學組合材料芯片，其中，所述接口為金手指接口。
[0014]較佳的，上述的電化學組合材料芯片，其中，所述基底的厚度小于5mm，相鄰所述樣品間的間距大于1mm。
[0015]較佳的，上述的電化學組合材料芯片，其中，所述基底的材質(zhì)為低導熱系數(shù)固體材料。
[0016]較佳的，上述的電化學組合材料芯片，其中，所述樣品區(qū)域的陣列為m行Xn列，
[0017]m和η均為正整數(shù)。
[0018]較佳的，上述的電化學組合材料芯片，其中，所述集流電極和所述電極引線的材質(zhì)為金屬。
[0019]較佳的，上述的電化學組合材料芯片，其中，還包括一熱電偶；所述熱電偶設(shè)于所述基底的下表面或樣品上表面，以監(jiān)控所述樣品的溫度。
[0020]較佳的，上述的電化學組合材料芯片，其中，所述熱電偶設(shè)于所述基底、樣品或集流電極中，以監(jiān)控所述樣品的溫度。
[0021]上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點或有益效果:
[0022]1、本發(fā)明公開了一種電化學組合材料芯片，可為高通量材料電化學性能的研究提供樣品基礎(chǔ)，于較小面積的基底上實現(xiàn)大量樣品的集成制備和電化學性能研究，并根據(jù)研究需求，組合材料芯片內(nèi)樣品制備的密度可靈活性調(diào)整，研究效率可提高至數(shù)個數(shù)量級。
[0023]2、本發(fā)明公開了一種電化學組合材料芯片，其中各樣品分別獨立的通過集流電極、電極引線、金手指接口和一外部電化學測試儀形成電流通路，能夠通過一電信號掃描方式實現(xiàn)高通量電化學性能測試，與常見的探針掃描方式相比，該方式機構(gòu)簡單，測試效率更尚O
[0024]3、對于有分立熱力學條件要求的高通量研究測試，本發(fā)明公開的電化學組合材料芯片通過選擇適當?shù)幕撞牧虾突捉Y(jié)構(gòu)，配合微區(qū)加熱工具基本上可以實現(xiàn)樣品間絕熱狀態(tài)。
[0025]具體
【附圖說明】
[0026]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明及其特征、夕卜形和優(yōu)點將會變得更加明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分，同時也可以未按照比例繪制附圖，其重點在于示出本發(fā)明的主旨。
[0027]圖1是本發(fā)明中電化學組合材料芯片的俯視圖；
[0028]圖2是本發(fā)明中電化學組合材料芯片的局部側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明的核心思想是:在一基底上集成樣品區(qū)域陣列，并于該區(qū)域中設(shè)置有集流電極與待測試的樣品，并通過一電極引線實現(xiàn)集流電極與金手指的電連接，進而實現(xiàn)各樣品分別獨立的通過集流電極、電極引線、金手指接口和一外部電化學測試儀表形成電流通路，并進行后續(xù)的測試工藝。
[0030]下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但是不作為本發(fā)明的限定。
[0031]為解決高通量材料電化學特性測試缺乏針對性設(shè)計的缺陷，本發(fā)明公開了一種電化學組合材料芯片，如圖1和圖2所示。
[0032]圖1為電化學組合材料芯片的俯視圖，其中該電化學組合材料芯片包括為一個組合材料芯片的基底1，該基底I為樣品提供制備的空間和機械支撐；在該基底的上表面集成有若干均勻的樣品區(qū)域2，若干樣品區(qū)域2呈m行Xn列陣列分布，其中m、η均為正整數(shù)。
[0033]在本發(fā)明的實施例中，如圖2所示，該電化學組合材料芯片還包括有若干集流電極22，各集流電極22均設(shè)于上述各樣品區(qū)域2中，且位于基底I上表面；同時各集流電極22的上表面還覆蓋有一樣品21，該樣品21與集流電極22電連接，優(yōu)選的，各樣品21尺寸為0.5cmX0.5cm，且任意一行和/或任意一列的相鄰樣品21間的間距大于1mm，優(yōu)選為0.5cm0
[0034]在本發(fā)明的實施例中，該基底I為一長方形結(jié)構(gòu)且該基底I的尺寸為22.5cmX7.5cm且基底I的厚度小于5mm，作為一個優(yōu)選的實施例，該基底I的尺寸為22.5cmX7.5cmX500um?；譏表面還制備有6行X20列(圖中僅示出部分陣列)的矩形狀的樣品陣列，共計120種材料成分或者結(jié)構(gòu)的樣品21，該集流電極22的尺寸優(yōu)選的與樣品21的尺寸相同。
[0035]位于該基底I的一側(cè)面還集成有金手指接口 3，以實現(xiàn)與外部電化學測試儀表的接口互連，在該金手指接口 3和基底I的上表面還設(shè)有若干條互不接觸的電極引線4，以實現(xiàn)各集流電極22與金手指接口 3的電