一种电化学组合材料芯片的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料科学实验技术领域，尤其涉及到一种电化学组合材料芯片。
【背景技术】
[0002]组合材料芯片技术自上世纪90年代中期被发明以来[“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)]，已在材料科学研究领域取得广泛而巨大的成功。研究者们针对各种功能材料、结构材料开发了众多高通量实验研究工具[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，目前针对功能材料电化学性能的高通量实验技术的发展较为滞后。针对材料某一服役性能的高通量研究，往往是基于通过高通量组合材料制备手段得到的组合材料芯片样品展开的，因此，欲发展针对功能材料电化学性能的高通量实验技术，首先应发展针对电化学性能研究的组合材料芯片。现有的组合材料芯片技术，如针对荧光材料、介电材料、结构材料的组合材料芯片，只需实现在较小区域内的大量样品集成，再通过外部探针，如微区荧光光谱探针、近场微波扫描探针显微镜、纳米压痕微区探针等，即可完成针对其某一特征的高通量实验研究。然而，材料的电化学性能测试大多数情况下需构建电化学器件或电化学半器件，通过收集、解读与材料样品接触的集流电极处的信号方可实现。早期的组合材料芯片技术，基本不涉及包含电极结构的器件或半器件构造，因此无法实现高通量电化学性能研究。近期新发展的一些针对半导体材料高通量筛选的组合材料芯片技术[“High Throughput Combinatorial Screening of Semiconductor Materials，，SamuelS.Mao, App1.Phys.A105，283 (2011)]，虽然引入了器件或半器件结构，但由于缺乏针对电化学性能测试的针对性设计，也难以完全满足高通量电化学性能测试的要求。
【发明内容】
[0003]鉴于上述问题，本发明提供一种电化学组合材料芯片，以解决高通量材料电化学特性测试缺乏针对性设计的缺陷。
[0004]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
[0005]—种电化学组合材料芯片，包括:
[0006]基底；
[0007]若干样品区域，集成于所述基底上表面且呈阵列分布，各所述样品区域中设置有集流电极，以及覆盖所述集流电极上表面的样品；
[0008]接口，位于所述基底的一侧；
[0009]互不接触的若干电极引线，所述电极引线设于所述基底以及接口的上表面，实现各所述集流电极与所述接口的电连接；
[0010]其中，所述基底上至少具有两种材料成分或结构不同的样品。
[0011]较佳的，上述的电化学组合材料芯片，其中，所述集流电极与所述样品之间还设有一阻挡层。
[0012]较佳的，上述的电化学组合材料芯片，其中，阻挡层的材质为T1-N、T1、Ta中的一种或多种组合。
[0013]较佳的，上述的电化学组合材料芯片，其中，所述接口为金手指接口。
[0014]较佳的，上述的电化学组合材料芯片，其中，所述基底的厚度小于5mm，相邻所述样品间的间距大于1mm。
[0015]较佳的，上述的电化学组合材料芯片，其中，所述基底的材质为低导热系数固体材料。
[0016]较佳的，上述的电化学组合材料芯片，其中，所述样品区域的阵列为m行Xn列，
[0017]m和η均为正整数。
[0018]较佳的，上述的电化学组合材料芯片，其中，所述集流电极和所述电极引线的材质为金属。
[0019]较佳的，上述的电化学组合材料芯片，其中，还包括一热电偶；所述热电偶设于所述基底的下表面或样品上表面，以监控所述样品的温度。
[0020]较佳的，上述的电化学组合材料芯片，其中，所述热电偶设于所述基底、样品或集流电极中，以监控所述样品的温度。
[0021]上述技术方案具有如下优点或有益效果:
[0022]1、本发明公开了一种电化学组合材料芯片，可为高通量材料电化学性能的研究提供样品基础，于较小面积的基底上实现大量样品的集成制备和电化学性能研究，并根据研究需求，组合材料芯片内样品制备的密度可灵活性调整，研究效率可提高至数个数量级。
[0023]2、本发明公开了一种电化学组合材料芯片，其中各样品分别独立的通过集流电极、电极引线、金手指接口和一外部电化学测试仪形成电流通路，能够通过一电信号扫描方式实现高通量电化学性能测试，与常见的探针扫描方式相比，该方式机构简单，测试效率更尚O
[0024]3、对于有分立热力学条件要求的高通量研究测试，本发明公开的电化学组合材料芯片通过选择适当的基底材料和基底结构，配合微区加热工具基本上可以实现样品间绝热状态。
[0025]具体
【附图说明】
[0026]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、夕卜形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分，同时也可以未按照比例绘制附图，其重点在于示出本发明的主旨。
[0027]图1是本发明中电化学组合材料芯片的俯视图；
[0028]图2是本发明中电化学组合材料芯片的局部侧视图。
【具体实施方式】
[0029]本发明的核心思想是:在一基底上集成样品区域阵列，并于该区域中设置有集流电极与待测试的样品，并通过一电极引线实现集流电极与金手指的电连接，进而实现各样品分别独立的通过集流电极、电极引线、金手指接口和一外部电化学测试仪表形成电流通路，并进行后续的测试工艺。
[0030]下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
[0031]为解决高通量材料电化学特性测试缺乏针对性设计的缺陷，本发明公开了一种电化学组合材料芯片，如图1和图2所示。
[0032]图1为电化学组合材料芯片的俯视图，其中该电化学组合材料芯片包括为一个组合材料芯片的基底1，该基底I为样品提供制备的空间和机械支撑；在该基底的上表面集成有若干均匀的样品区域2，若干样品区域2呈m行Xn列阵列分布，其中m、η均为正整数。
[0033]在本发明的实施例中，如图2所示，该电化学组合材料芯片还包括有若干集流电极22，各集流电极22均设于上述各样品区域2中，且位于基底I上表面；同时各集流电极22的上表面还覆盖有一样品21，该样品21与集流电极22电连接，优选的，各样品21尺寸为0.5cmX0.5cm，且任意一行和/或任意一列的相邻样品21间的间距大于1mm，优选为0.5cm0
[0034]在本发明的实施例中，该基底I为一长方形结构且该基底I的尺寸为22.5cmX7.5cm且基底I的厚度小于5mm，作为一个优选的实施例，该基底I的尺寸为22.5cmX7.5cmX500um。基底I表面还制备有6行X20列(图中仅示出部分阵列)的矩形状的样品阵列，共计120种材料成分或者结构的样品21，该集流电极22的尺寸优选的与样品21的尺寸相同。
[0035]位于该基底I的一侧面还集成有金手指接口 3，以实现与外部电化学测试仪表的接口互连，在该金手指接口 3和基底I的上表面还设有若干条互不接触的电极引线4，以实现各集流电极22与金手指接口 3的电