[發明專利]一種氮化硼納米孔傳感器及其制造方法

有效

• 申請號: 201410051811.4
• 申請日: 2014-02-14
• 公開（公告）號: CN103868969A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 周智;胡穎;單欣巖;陸興華
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: G01N27/403
• 分類號: G01N27/403;B82Y15/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 王藝

技術領域

本發明涉及基于固態納米孔的分子或離子探測技術領域，尤其涉及一種氮化硼納米孔傳感器及其制造方法。

背景技術

納米孔是指在一種二維材料上的直徑在納米尺度的孔。含有納米孔的器件通常會置于溶液環境中，將溶液隔開成兩個部分，而納米孔則成為連接兩邊溶液的唯一通道。當外置電壓或壓強差加在溶液兩端時，溶液中的離子，帶電分子和顆粒就會在電場的驅動下穿孔。這些帶電分子等穿孔時，會引起相關信號，如離子電流信號發生變化，而被檢測到。目前，納米孔在探測DNA，蛋白質，microRNA及痕量金屬離子等過程中表現出優異的性能，在諸如DNA測序，蛋白質測序，癌癥細胞探測及環境中痕量重金屬的探測等方面有著廣闊的應用前景。

納米孔分為固態納米孔和生物納米孔兩部分。生物納米孔孔徑尺寸和厚度單一，難以調控，而且穩定性不夠好，是制約它們應用的瓶頸。固態納米孔則以其穩定性和與硅基半導體工業的較好兼容性而受到廣泛關注。但是，一直以來難以將固態納米孔制備到跟生物納米孔可比擬的厚度。這大大降低了固態納米孔的分辨率，制約了其在生物探測等方面的應用。2010年，石墨烯納米孔問世，第一次實現了原子層厚度的納米孔，解決了固態納米孔的厚度問題。然而石墨烯納米孔被發現親水性不夠好，而實際應用常常又是在流體環境中，這就使得石墨烯納米孔的應用受到了限制。比如，在DNA探測中，由于石墨烯納米孔跟DNA分子有著非特異性的疏水相互作用，致使納米孔很快會因為結合DNA分子而堵塞。

針對上述問題，我們需要一種具有良好的親水性的原子層厚度的納米孔傳感器。

發明內容

本發明的目的在于提出一種原子層厚度的氮化硼納米孔傳感器及其制造方法，具有良好的親水性。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種氮化硼納米孔傳感器，其包括基材，以及設置在基材上的氮化硼薄膜，所述氮化硼薄膜上設置有納米孔，所述基材上設置有與所述納米孔連通的通孔。

作為上述氮化硼納米孔傳感器的一種優選方案，所述氮化硼薄膜為單原子層厚度。

作為上述氮化硼納米孔傳感器的一種優選方案，位于傳感器的兩側還分別設置有電極。

作為上述氮化硼納米孔傳感器的一種優選方案，所述電極為銀或含銀化合物。

作為上述氮化硼納米孔傳感器的一種優選方案，所述基材為半導體材料。

作為上述氮化硼納米孔傳感器的一種優選方案，所述基材為硅或者含硅化合物。

作為上述氮化硼納米孔傳感器的一種優選方案，所述通孔的直徑不大于1微米。

一種如以上所述的氮化硼納米孔傳感器的制備方法，其包括步驟：

步驟A：制備氮化硼薄膜；

步驟B：制備氮化硅薄膜，并在氮化硅薄膜上打通孔；

步驟C：將氮化硼薄膜轉移到氮化硅薄膜上，并覆蓋住所述通孔，然后在此氮化硼薄膜的懸空區域上制備出納米孔。

作為上述氮化硼納米孔傳感器的制備方法的一種優選方案，在步驟A中，采用在化學氣相沉積的方法在銅襯底上生長單原子層厚度的氮化硼薄膜，然后采用三氯化鐵試劑溶解銅襯底得到懸空氮化硼薄膜。

作為上述氮化硼納米孔傳感器的制備方法的一種優選方案，在步驟B中，采用濕法刻蝕方法來制備氮化硅薄膜并有聚焦離子束在氮化硅薄膜上制備出1微米以下的通孔。

作為上述氮化硼納米孔傳感器的制備方法的一種優選方案，在步驟C中，采用透射電子顯微鏡的聚焦電子束打在氮化硼薄膜上制備出氮化硼納米孔。

本發明的有益效果為：本實施方式提供了一種氮化硼納米孔傳感器及其制造方法，其通過在氮化硼薄膜上設置納米孔，且經過處理后的氮化硼薄膜具有良好的親水性，進而提高了納米孔傳感器的親水性。

附圖說明

圖1是本發明具體實施方式提供的氮化硼納米孔傳感器的結構示意圖；

圖2是本發明具體實施方式提供的氮化硼納米孔傳感器制備過程示意圖。

其中：

1：基材；2：氮化硼薄膜；3：納米孔；4：通孔；5：電極。

具體實施方式

下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。

如圖1所示，本實施方式提供了一種氮化硼納米孔傳感器，包括基材1，以及設置在基材上的氮化硼薄膜2，該氮化硼薄膜2上設置有納米孔3，基材1上設置有與納米孔3連通的通孔4。位于傳感器的兩側還分別設置有電極5。

作為優選的，上述納米孔3與石墨烯納米孔具有同樣的超薄特性（原子層厚度）。