金屬微電極晶片製作與應用

Abstract

將微電極製作在晶片上，然後將適當的有機半導體及固態電解質置於其上，可做成微 電化學元件（microelectrochemical device ），如電晶機、二極體等，已有很多文 獻報導。其中，微電極的尺寸與一般電化學操作中之電極相比非常微小，僅在數微米 至次微米間。 我們只需在微電極上放置適當的高分子材料就可從事不同的電化學分析實驗，如phth -alocyanine 、polyaniline 、．．．等，而在這份論文中所使用的是Poly（vinyl alcohol ）╱phosphoric Acid ，它是一種固態電解質，置於白金微電極上就可用來 做氫氣的電化學感測和分析。 實驗中所用的離子導電性高分子聚合物（ion-conducting polymer）poly（vinyl al -cohol）╱（PVA:MW=133000 ），在室溫下即有良好的離子傳導係數（high ionic c -onductivity），使得這種聚合物很適合用作氣體感測器分析。 其他的一些導電高分子材料，像poly（ethylene oxide）（PEO ）與poly（Etheme s -uccinate ）（PESc）混合鹼金屬鹽離子，也經證實有很好的導電性（１５－１７） ，（PEO） ╱在１００∼１４０℃時導電係數介於到間，PESc╱（３：１）在６５℃ 時導電係數為３．４×，這兩種材料都必須在高溫中才能得到好的導電性，而PVA ╱ 在室溫即可達到∼，因此我們選擇了PVA╱ 做為實驗之用。 在３㎜×㎜之晶片上，做出各種微電極（microelectrode）包括working，counter， 並以晶片上一點銀膠（Ag epoxy）做為近似參考電極（quasi-reference electrode ），然後在微電極晶片上塗裝一層固態電解質：poly（vinyl alcoho）╱，用來從事 氫氣感測的實驗，沒有氫氣通過時感測器的電流為零，當有氫氣通過時，便有電流產 生。實驗結果發現這種感測晶片對氫氣的反應很快，一旦有氫氣通過時，電流立刻由 零上升，幾乎沒有延遲時間（delay time），且上升時間（rise time ）小於６秒， 甚至只有３秒，當停止氫氣的傳送時，電流也是立刻的下降，直到恢復為零。