[發(fā)明專利]具有對齊的納米級電子元件的含納米孔的基板及其制備和使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580075151.6
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN107207246B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·埃爾登;A·科特斯;A·巴納德;P·麥可優(yōu)恩
• 申請（專利權(quán)）人: 康奈爾大學(xué)
• 主分類號: C12Q1/6869
• 分類號: C12Q1/6869;G01N27/414;G01N33/48;G01N33/543;G01N27/447;B82B1/00;B82B3/00
• 代理公司: 11111 北京市萬慧達律師事務(wù)所
• 代理人: 白華勝;王蕊

1.一種方法，其包括：

在設(shè)置于基板上的膜上或在所述膜中設(shè)置能夠?qū)щ姷闹辽僖粋€納米級電子元件，其中所述膜由電介質(zhì)、半導(dǎo)體或半金屬制成；

使所述膜與蝕刻劑接觸；和

相對于與所述蝕刻劑接觸的另一電極，將電壓施加于所述納米級電子元件，使得至少一個納米孔被蝕刻穿過所述膜，所述納米級電子元件的邊緣和所述納米孔的邊緣之間的最短距離小于50nm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在施加電壓前，所述納米級電子元件和所述蝕刻劑之間的空間被所述膜的一部分占據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在施加電壓時，所述蝕刻劑接觸所述納米級電子元件。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中所述蝕刻劑包括選自由下列組成的組的一種或多種物質(zhì)：氫氟酸、磷酸、氫氧化鉀和四甲基氫氧化銨。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中選擇電壓的標記和/或量級，以局部影響鄰近所述納米級電子元件的蝕刻劑的蝕刻速率。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括：

在所述膜的一側(cè)上相對于所述膜的相對側(cè)向流體施加壓力；和

在所述納米孔被蝕刻穿過所述膜之后，使所述流體流動通過所述納米孔，其中所述流體基本上不蝕刻所述膜并減少或停止對所述膜的蝕刻。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電壓為脈沖電壓、斜坡電壓、恒定電壓或它們的組合。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括通過向檢測電極施加第二電壓并監(jiān)測流向所述檢測電極或從所述檢測電極流出的電流來檢測所述納米孔的形成，其中所述檢測電極與所述納米級電子元件分離，并且其中所述檢測電極定位于所述蝕刻劑的外部。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其還包括使用所述檢測電極在所述膜的與所述蝕刻劑相對的側(cè)面上向溶液施加電壓。

10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中所述檢測電極由金屬制成，并且定位在所述膜的與所述蝕刻劑相對的側(cè)面上。

11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中所述檢測電極通過電介質(zhì)或半導(dǎo)體與所述納米級電子元件電絕緣。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括使用反饋來停止所述納米孔的蝕刻。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述反饋是光學(xué)的，并且基于下列中的至少一種：所述膜的與所述蝕刻劑相對的側(cè)面的可見蝕刻；

在所述納米孔的位置處的可見的流體積聚或晶體形成；和/或

通過所述納米孔的形成或者熒光染料與所述納米級電子元件、蝕刻劑和/或由于所述納米孔的蝕刻而與所述熒光染料接觸的材料的相互作用而激活的熒光。

14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述反饋是電的，并且基于下列中的至少一種：

從所述膜的一側(cè)到所述膜的相對側(cè)的電流的改變；

通過所述納米級電子元件的電流和/或電導(dǎo)率的改變；和/或

在所述納米級電子元件和與所述蝕刻劑接觸的所述電極之間流動的電流的改變。

15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中當(dāng)電流的量級超過閾值時，發(fā)生停止。

16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中當(dāng)電流或電流相對于時間的導(dǎo)數(shù)的改變速率超過閾值時，發(fā)生停止。

17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中當(dāng)隨檢測電極和/或與所述蝕刻劑接觸的電極的電壓而變化的穿過所述納米級電子元件的電流曲線的形狀改變時，發(fā)生停止。