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应用于微型PCR芯片的微加热器特性研究
  • ISSN号:1003-353X
  • 期刊名称:《半导体技术》
  • 时间:0
  • 分类:TP273[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]贵州大学理学院,贵阳550025, [2]清华大学微电子学研究所,北京100084
  • 相关基金:基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2007CB310500)
中文摘要:

设计制作了一种应用于微型聚合酶链式反应(PCR)芯片的微加热器。然后按照PCR循环温度的要求,利用该加热器进行了PCR温度实验。微加热器采用与MEMS工艺兼容的溅射方法在Si基上制作,微加热器材料为金属Pt。通过控制施加电压大小及时间,进行了变性温度、退火温度和延伸温度实验。结果表明:在25V和32V电压控制下的温升速度分别为0.68℃/s和1.23℃/s。在断电自然冷却下的降温速度均达到1℃/s。在一个PCR循环周期中每个反应仓的平均功耗为50mW,最大功耗80mW,整个10mm×10mm芯片的最大功耗为0.96W。完成第一次PCR温度循环需要220s,之后的每次循环仅需要175s。

英文摘要:

A micro heater used for micro polymerase chain reaction (PCR) chip was designed and fabricated. The thermal experiments were performed with the obtained micro heater according to the PCR cycling temperature requirement. The micro heater was fabricated on silicon substrate using micro-electromechanical systems (MEMS) compatible sputtering technology. The micro heater structural material is Pt. The experiments on heating the chip to the temperature in different PCR stages, saying, the denaturation, annealing and extending were conducted by means of applying different control voltage. The experimental results show that the temperature of ramping rate is 0. 68 ℃/s and 1.23 ℃/s correspondingly under the control voltages 25 V and 32 V. Its cooling rate both are 1 ℃/s in atmosphere environment. The average power dissipation of each reaction chamber is 50 mW and the maximum power dissipation is 80 mW in one PCR cycle. For a PCR chip with size of 10 mm × 10 mm, the total maximum power is 0. 96 W. The first thermal PCR cycle is 220 s, and in the following cycles the time needed is only 175 s.

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期刊信息
  • 《半导体技术》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国电子科技集团公司
  • 主办单位:中国电子科技集团公司第十三研究所
  • 主编:赵小玲
  • 地址:石家庄179信箱46分箱
  • 邮编:050051
  • 邮箱:informax@heinfo.net
  • 电话:0311-87091339
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-353X
  • 国内统一刊号:ISSN:13-1109/TN
  • 邮发代号:18-65
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊,中国科技论文统计用刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:6070