本论文的研究分成两个部分，第一部分开展了微槽内Parylene-C填充的物理模型和实验研究，以及微纳间隙中Parylene-C填充的两个典型应用。第二部分研究了纳米颗粒晶体的纳流体特性及其在生物传感器和纳流体二极管方面的应用。　　 本文首次研究了微纳尺度微槽内Parylene-C填充的物理模型，运用气体运动论的基本理论，总结了大量的实验现象，大胆的提出假设，从简化模型出发，深入分析徼槽内Parylene-C填充的物理机制，并提出了基于张角淀积和均匀淀积相叠加的微槽填充模型。通过引入麦克斯韦速度分布规律和泻流理论，建立了泻流-波尔兹曼模型，其模拟结果已非常接近实验观察的结果，能够给出定性的指导建议。本文还通过大量实验研究了微槽几何参数(槽宽、槽深、槽深宽比和槽侧壁倾斜角)对Parylene-C填充保形性的影响。针对微槽内Parylene-C无孔隙填充的要求，本文结合微加工工艺实验和模拟结果，给出了Parylene-C淀积-刻蚀-再淀积和RIE各向同性刻蚀调整微槽形貌两种微加工工艺方案，并分析了各自的特点，讨论了工艺适用性问题，为后续器件研究提供了指导和单项工艺准备。　　 本文实现了微纳间隙中Parylene-C填充的一个典型应用，即微槽内Parylene-C填充的硅基MMES热隔离技术，并开发了温控矩阵芯片和热隔离单元芯片两套微加工工艺，成功的制备了4×6温控矩阵芯片和单温区热隔离芯片，并用多种方法表征了Parylene-C填充微槽和背面ICP刻蚀的效果。采用了该热隔离技术的两种芯片，仅用1 mW/mm2的加热功率，就可使该结构的芯片温度分别升高7.46℃和7.35℃。实验表明Parylene-C经历了高于250℃的高温循环后，其热隔离性能并没有退化。本文设计的基于微槽内Parylene-C填充的热隔离技术，不仅具有优异的热隔离性能，还具有优良的电隔离和良好的机械连接性能。该技术的工艺与MEMS工艺兼容，能够与MEMS其它器件集成，拥有潜在的应用前景。　　 本文还研究了微纳间隙中Parylene-C填充的另一个应用--应用Parylene-C填充PDMS微纳间隙以抑制其对小分子的渗透。本论文提出了一套完整的微加工工艺制备Parylene-C填充的PDMS(pcPDMS)，引入BHF处理被氧等离子体过刻蚀的PDMS，成功的实现了pcPDMS的键合。应用接触角测试和SEM验证了BHF处理的有效性，XPS能谱分析进一步证明了Parylene-C分子能够填充进入PDMS基体内的深度大于200 nm。该pcPDMS能够抑制小分子在基体内的渗透，如罗丹明分子在pcPDMS中的扩散系数仅为其在本征PDMS中的十九分之一。由于pcPDMS的表面已无Parylene-C，经过BHF处理后，表面的化学性质能够恢复到本征PDMS的状态，因此对于PDMS在微流控系统中的大部分应用均无影响，有望在生物医学微系统等相关领域的应用中替代本征PDMS。　　 本文提出一种新型的纳米通道--基于纳米颗粒自组装制备的三维纳流体通道网络，并通过等效的方法建立其离子电导模型，推导出纳米颗粒晶体的离子电导特性，且通过实验证明该纳流体网络具有单一直纳米通道的性质，同时输出信号有较大提高。初步实验结果表明，纳米颗粒晶体的电导与其表面电荷密度存在非常敏感的正相关关系。　　 本文还首次开发了两种基于纳米颗粒晶体的纳流体器件，即纳流体生物传感器和纳流体二极管。采用链霉亲和素修饰的纳米颗粒晶体作为探针来检测生物素，其线性检测范围是1nM-10μM(在10μM的PBS中)，检测灵敏度为160nS/nM。本文还研究了173 nm和500 nm两个尺寸的纳米颗粒晶体构成的纳流体二极管的Ⅰ-Ⅴ特性，其中173 nm的纳流体二极管的整流比为48，而500 nm的纳流体二极管的整流比为24。本文应用微加工方法制备硅基微孔，采用蒸发法在微孔中自组装纳米颗粒晶体，操作简单、成本低、可以选择不同大小的纳米颗粒来实现不同尺寸的纳米通道网络。纳米颗粒的表面修饰方便易行，多种多样，且化学、物理性质稳定，可以满足各种生物检测的要求。应用悬浮的纳米颗粒晶体制备的纳流体器件，由于面体比大、通道的有效面积大且长度短，通常可以得到较大的电学信号，从而为各种可电学读出的生物传感器的测量提供了便利，具有光明的应用前景。