[發明專利]涂覆阻擋涂層的納米結構

有效

• 申請號: 201380035356.2
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN104412096B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: R·溫貝格爾－弗里德爾;C·R·M·德維茨;C·A·范登赫費爾
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G01N21/64;G01N21/65;B82Y15/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 苗征;于輝

本發明涉及包括納米結構的裝置，其中所述納米結構由導電材料制成并且其中所述納米結構由阻擋涂層覆蓋，該阻擋涂層包含Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、Sc、Y、Ge、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sr、Al、B、Ba、Bi和/或Mg氧化物，厚度至少為約1nm，其中通過原子層沉積(ALD)來沉積所述阻擋涂層。本發明還涉及在這種裝置中檢測目標化合物的方法以及這種裝置用于表面特異性地產生倏逝場、測量介質的介電性能、檢測目標化合物的存在或濃度、確定目標化合物的一級結構、確定目標化合物與對照值的偏差、擴增目標化合物或監測目標化合物的擴增的用途。此外，本發明涉及制造包括納米結構的裝置的方法，該納米結構允許通過產生倏逝場進行表面特異性的檢測或允許介電傳感，該方法包括通過原子層沉積(ALD)在諸如鋁的導電材料上沉積厚度至少為約1nm的Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、Sc、Y、Ge、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sr、Al、B、Ba、Bi和/或Mg氧化物阻擋涂層。

技術領域

本發明涉及包括納米結構的裝置，其中所述納米結構由導電材料制成并且其中所述納米結構由阻擋涂層覆蓋，該阻擋涂層包含Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、Sc、Y、Ge、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sr、Al、B、Ba、Bi和/或Mg氧化物，厚度至少為約1nm，其中通過原子層沉積(ALD)來沉積所述阻擋涂層。本發明還涉及在該裝置中檢測目標化合物的方法以及該裝置用于表面特異性地產生倏逝場、測量介質的介電性能、檢測目標化合物的存在或濃度、確定目標化合物的一級結構、確定目標化合物與對照值的偏差、擴增目標化合物或監測目標化合物的擴增的用途。此外，本發明涉及包含納米結構的裝置的制造方法，該納米結構允許通過產生倏逝場進行表面特異性的檢測或允許介電傳感，該方法包括通過原子層沉積(ALD)在諸如鋁的導電材料上沉積厚度至少為約1nm的Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、Sc、Y、Ge、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sr、Al、B、Ba、Bi和/或Mg氧化物阻擋涂層。

背景技術

熒光檢測在生物裝置及診斷裝置中是測量并且量化樣本中類似蛋白質等生物實體的存在的最常用技術。通常，通過特異性捕獲分子將目標實體選擇性地結合到基底表面來進行熒光檢測。例如，目標可以通過熒光分子標記，并且通過將表面上的熒光相對于來自周圍環境(例如體相流體、體相基底等)的熒光背景進行測量來識別目標的存在。取決于分析挑戰，即使在單一分子水平以及大的表面積上，該檢測也必須以高空間分辨率以及高靈敏度實現。實時觀測要求表面選擇性的檢測。包括波導或開口(aperture)的納米光子結構通過在導電材料制成的結構之間產生倏逝場而可以檢測這種表面特異性。因此，納米光子結構是基于熒光的檢測的一大進步，該基于熒光的檢測在生物裝置及診斷裝置中目前是測量并且量化生物實體的存在的最常用技術。

典型地，這種需要具有高縱橫比的納米結構由鋁制成，因為鋁的各向異性蝕刻允許在經濟的條件下制造高縱橫比特征。替代材料包括金和其他導電材料。

遺憾的是，許多生物反應及檢驗要求特定的緩沖系統，該緩沖系統包括，除其他外，高鹽濃度或者易于與納米結構表面反應并導致納米結構降解的其他化學物質。特別地，鋁表面在高pH下相當容易受損。由于納米結構低于1μm的小尺寸以及在所要求的環境中優選材料的變質傾向，需要對納米結構進行有效保護。根據US 2010/0252751，各向同性地涂覆的諸如SiO₂或Si₃N₄等介電材料可以用作納米結構的阻擋涂層材料。涂層材料必須是保形的，即必須從各個側面保護該納米結構并且應該導致無針孔的覆蓋。同時，該涂層不應該太厚以允許目標分子接近倏逝場。但是，人們發現如US 2010/0252751中所述的硅基涂層在具有所要求的厚度時并沒有針對緩沖腐蝕提供防護。

US2010/0284001公開了表面增強的拉曼光譜(SERS)活性結構，其包括基板、多個納米結構核，所述納米結構核具有多個從基板延伸的側邊，其中所述納米結構核由薄層或介電材料保護。