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植入式微系統正在被廣泛應用于諸多領域,例如:腦-機接口(Brain-Machine Interface,BCI)和神經假體等。通過它們的幫助人們可以更加深入地了解神經系統,治療神經性疾病。植入式神經微電極是外部電子系統與神經系統連接的關鍵器件,隨著神經科學研究和醫療需求的發展,植入式微電極的應用越來越廣泛,對電極性能的要求也越來越高。本文主要工作集中在植入式柔性神經微電極的一致性及其改性研究。
本文進行了基于普通硅片的不同規格的柔性神經微電極設計、制作、封裝以及電學性能測試;研究了氧反應離子刻蝕Parylene襯底表面以增強Parylene襯底和器件金屬膜層之間粘附性能的刻蝕工藝;研究了基于普通硅片的一致性好的柔性神經微電極的電學性能的改進。本文主要的研究成果和創新點如下:根據動物實驗需求,設計了7種不同規格的柔性神經微電極。根據本研究小組開發的基于硅片的工藝特點,實現了在單片4英寸片完成普通硅片上500多個柔性神經微電極的工藝版圖設計,實現了柔性神經微電極工程制備的能效最優化。通過氧反應離子刻蝕對柔性神經微電極中柔性襯底Parylene薄膜和金屬層薄膜的粘附性能進行改善。
研究了與柔性神經微電極制備工藝兼容的、具有批量化修飾能力的氧反應離子刻蝕方法,通過對氧反應離子刻蝕的壓強、氧氣流量和刻蝕時間參數的實驗研究,通過百格法的粘附性能測試,得到了可使Parylene薄膜和金屬層薄膜增強的干刻條件,實現了柔性神經微電極的產品化。對所制備的柔性神經微電極進行了適合工程化制備的電學改性方法研究。將氧反應離子刻蝕的工藝方法應用于柔性神經微電極的制備過程中,通過對氧反應離子刻蝕參數的實驗研究,得到了可使電極阻抗降低20倍的氧反應離子刻蝕條件,提高了電極的一致性,并改進了柔性神經微電極的電學性能。