[發明專利]一種晶體納米線生物探針器件的制備方法

有效

• 申請號: 201610899426.4
• 申請日: 2016-10-17
• 公開（公告）號: CN106645357B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 余林蔚;王吉米;薛兆國;王軍轉;徐駿
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

1.一種晶體納米線生物探針器件的制備方法，其特征步驟包括：1）采用具有一定硬度，耐350℃溫度的支撐性材料作為潔凈襯底的表面，所述襯底為硅片、玻璃或陶瓷片，硅片P型或者N型單晶硅片、P型或者N型多晶硅片，玻璃為普通玻璃、石英玻璃；2）在襯底上通過光刻刻蝕技術制作出深度約90nm -350 nm 生物探針形狀的引導溝道；3）通過平面納米線引導生長方法，使直徑約50±10nm直徑的晶體納米線精確地沿著所述引導溝道生長，形成生物探針形狀的納米線；4）通過光刻和蒸鍍技術在生物探針納米線兩側的制作80-120nm厚度的金屬手臂作為金屬電極；5）在襯底上通過轉移納米線生物探針；步驟3）中，再次使用光刻對準技術在溝道的位置上催化劑區域，通過平面納米線引導生長方法，使直徑約50±10nm直徑的晶體納米線精確地沿著探針位置的所述引導溝道生長，形成生物探針形狀的納米線；蒸鍍In, Sn金屬，在于引導溝道特定位置形成幾十納米的金屬膜圖案；在PECVD系統中利用等離子體處理技術，在350℃、功率2-5W時進行處理，使金屬膜縮球形成直徑在幾百納米到幾微米之間的準納米催化顆粒；再次使用PECVD系統覆蓋一層幾納米到幾百納米厚度的非晶硅的非晶硅作為前驅體介質層；在真空氛圍下，350℃環境中退火，利用IP-SLS生長模式，使得納米線從催化劑區域沿著引導溝道生長，形成并獲得生物探針形狀的納米線。

2.根據權利要求1所述的晶體納米線生物探針器件的制備方法，其特征是通過光刻刻蝕方法制作引導溝道；其中刻蝕方法用濕法刻蝕：氫氧化鉀KOH、氫氧化鈉NaOH堿性腐蝕體系，或氫氟酸+硝酸HF+HNO3、氫氟酸+硝酸+醋酸HF+HNO3+CH3COOH酸性腐蝕體系、或乙二胺鄰苯二酚Ethylene DiaminePyrocatechol體系；或者采用干法刻蝕，即利用ICP-RIE進行刻蝕。

3.根據權利要求1所述的晶體納米線生物探針器件的制備方法，其特征是生長出晶體納米線，納米線為Si、Ge、SiGe,或Ga晶體材料。

4.根據權利要求1所述的晶體納米線生物探針器件的制備方法，其特征是金屬電極使用PT12nm-AL80nm體系、Ti-Au體系或是Ni金屬，金屬接觸均使用快速熱退火過程提高接觸性能；使用熱蒸發系統或者電子束蒸發系統制備金屬電極。

5.根據權利要求1所述的晶體納米線生物探針器件的制備方法，其特征是利用光刻處理探針頭窗口部分，使用HF對窗口進行刻蝕，使得探針頭部分懸空。

6.根據權利要求1所述的晶體納米線生物探針器件的制備方法，其特征是生物探針特征是具有遷移率＞100㎝2/v.s、開關比＞10⁵，亞閾值電壓接近于0，SSD小于160mV/dec的高性能器件。

7.根據權利要求1-6之一所述的制備方法得到的晶體納米線生物探針器件，其特征是其中生物探針頭的角度包含1-90°內各種角度，探針頭總長度在50~100um，探針頭使用長度從20nm~10um，探針頭納米線為Si、Ge、 SiGe或 Ga晶體材料制備，直徑在20-80nm。

8.根據權利要求1-6之一所述的制備方法得到的晶體納米線生物探針器件，其特征是在襯底上通過光刻刻蝕技術制作出深度100±10nm生物探針形狀的引導溝道。