[發明專利]一種納米孔單分子傳感器以及制造納米孔陣列的方法

在審

• 申請號: 201710191379.2
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106916737A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 王哲
• 申請（專利權）人: 王哲
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;B82Y15/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳市嘉宏博知識產權代理事務所44273
• 代理人: 李杰

1.一種納米孔單分子傳感器，其特征在于，其包括固態支撐膜、固態薄膜、若干第一電極對、第二電極對；

在固態支撐膜上開設有若干個窗口；

固態薄膜附在固態支撐膜上；

固態薄膜的材料是厚度為1納米到3納米的氮化硅或者原子厚度單層二維材料石墨烯、氮化硼或二硫化鉬；

若干第一電極對安裝在固態薄膜上位于若干個窗口附近，第一電極對包括兩個分別安裝在固態薄膜的兩側而不與該固態薄膜物理接觸的電極，第一電極對的材料為銀/氯化銀，或者是鉑；

第二電極對安裝在固態薄膜上，第二電極對包括兩個安裝在固態薄膜同一側的電極，該兩個電極的材料為惰性金屬銅、汞、鈀、銀、鉑和金以及以上金屬的合金。

2.根據權利要求1所述的納米孔單分子傳感器，其特征在于，若干第二電極對安裝在固定薄膜上的方法是：首先用旋涂電子束刻蝕膠，然后圖案在電子束下曝光，顯影，再蒸發金屬，最后去除未曝光的電子束刻蝕膠。

3.根據權利要求1所述的納米孔單分子傳感器，其特征在于，固態支撐膜為半導體基材或者絕緣基材；

半導體基材的固態支撐膜通過以下方法制備：在雙面拋光的硅晶片的上下表面，熱氧化生長形成兩層60-270納米厚的二氧化硅薄膜，使用低壓氣相化學沉積或等離子增強化學沉積的方法在兩層二氧化硅薄膜的外表面沉積一層5-50 nm的氮化硅薄膜，涂覆光刻膠后用模板曝光顯影形成待刻蝕窗口圖形，然后用等離子刻蝕，在氮化硅薄膜上刻蝕出正方形的刻蝕窗，緊接著用重量百分比30%的氫氧化鉀溶液在90°C條件下腐蝕硅基底，直到下面的一層氮化硅薄膜停止，最終形成一個低應力自支撐氮化硅薄膜的窗口；

絕緣基材的固態支撐膜通過以下方法制備: 在雙面拋光的石英晶片的上下表面，使用低壓氣相化學沉積或等離子增強化學沉積的方法依次沉積100納米氮化硅層和100納米的多晶硅層，涂覆光刻膠后用模板曝光顯影形成待刻蝕窗口圖形，然后用等離子刻蝕，在背面刻蝕出正方形的刻蝕窗，49%HF濕刻石英晶片直到氮化硅層，正面光刻膠和多晶硅依次用丙酮和氫氧化鉀去除。

4.根據權利要求1所述的納米孔單分子傳感器，其特征在于，固態薄膜附在固態支撐膜上的兩種方法：第一種方法是用等離子增強化學沉積、有機金屬化學氣相沉積法、低壓氣相化學沉積方法得到，用聚合物輔助轉移的方法制到固態支撐膜上，第二種方法是直接在固態支撐膜上生長出固態薄膜。

5.一種用權利要求1所述的納米孔單分子傳感器制造納米孔陣列的方法，其特征在于，包括下列步驟：

步驟1：制備固態支撐膜；

步驟2：把固態薄膜附到固態支撐摸上；

步驟3：把若干第二電極對安裝到固態薄膜上；

步驟4：第二電極對通過外接電路，施加10 mV到1 V電壓于第二電極對之間；

步驟5：通過若干第一電極對，施加100 mV到 50 V 的跨膜直流電位，在固態薄膜上開孔得到納米孔陣列。

6.根據權利要求5所述的納米孔單分子傳感器制造納米孔陣列的方法，其特征在于，若干第二電極對安裝在固定薄膜上的方法是：首先用旋涂電子束刻蝕膠，然后圖案在電子束下曝光，顯影，再蒸發金屬，最后去除未曝光的電子束刻蝕膠。

7.根據權利要求5所述的納米孔單分子傳感器，其特征在于，固態支撐膜為半導體基材或者絕緣基材；

半導體基材的固態支撐膜通過以下方法制備：在雙面拋光的硅晶片的上下表面，熱氧化生長形成兩層60-270納米厚的二氧化硅薄膜，使用低壓氣相化學沉積或等離子增強化學沉積的方法在兩層二氧化硅薄膜的外表面沉積一層5-50 nm的氮化硅薄膜，涂覆光刻膠后用模板曝光顯影形成待刻蝕窗口圖形，然后用等離子刻蝕，在氮化硅薄膜上刻蝕出正方形的刻蝕窗，緊接著用重量百分比30%的氫氧化鉀溶液在90°C條件下腐蝕硅基底，直到下面的一層氮化硅薄膜停止，最終形成一個低應力自支撐氮化硅薄膜的窗口；

絕緣基材的固態支撐膜通過以下方法制備: 在雙面拋光的石英晶片的上下表面，使用低壓氣相化學沉積或等離子增強化學沉積的方法依次沉積100納米氮化硅層和100納米的多晶硅層，涂覆光刻膠后用模板曝光顯影形成待刻蝕窗口圖形，然后用等離子刻蝕，在背面刻蝕出正方形的刻蝕窗，49%HF濕刻石英晶片直到氮化硅層，正面光刻膠和多晶硅依次用丙酮和氫氧化鉀去除。

8.根據權利要求5所述的納米孔單分子傳感器，其特征在于，固態薄膜附在固態支撐膜上的兩種方法：第一種方法是用等離子增強化學沉積、有機金屬化學氣相沉積法、低壓氣相化學沉積方法得到，用聚合物輔助轉移的方法制到固態支撐膜上，第二種方法是直接在固態支撐膜上生長出固態薄膜。