[發明專利]雙自組裝分子層分子結器件及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910208545.4
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN111725403A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 胡文平;韓賓;于曦
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01L51/00
• 分類號: H01L51/00;G01R31/00;B82Y40/00
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李蕊

1.一種雙自組裝分子層分子結器件，其特征在于，包括：底電極、第一待測分子層和金納米線，所述底電極包括：硅片、附在硅片上的二氧化硅層、1個主骨架、1個外圍框架和至少1個浮島電極，所述主骨架、外圍框架和浮島電極均位于所述二氧化硅層上，所述主骨架和浮島電極位于所述主骨架內，在所述主骨架上形成有凸出的尖端，所述尖端的數量與所述浮島電極相同，每一個尖端與一浮島電極相對；

所述主骨架、外圍框架和浮島電極的組成相同，從下至上均為：與所述二氧化硅層相連接的鉻層和與鉻層相連接的金層；

在所述金層上連接有所述第一待測分子層；

在每一個尖端與其相對的浮島電極之間連接一根所述金納米線，所述金納米線外包覆有第二待測分子層。

2.根據權利要求1所述的雙自組裝分子層分子結器件，其特征在于，所述尖端與所述二氧化硅層相貼合；

所述尖端與該尖端相對的浮島電極的距離為2～5μm；

所述尖端的寬度為1μm；

當所述浮島電極的數量大于1時，每相鄰的兩個浮島電極之間的距離大于10μm。

3.如權利要求1或2所述雙自組裝分子層分子結器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將底電極用紫外光照射5～10min，干燥，浸入第一待測分子的乙醇溶液中12～24h，取出后用乙醇沖洗，干燥，在所述底電極上形成所述第一待測分子層，其中，所述第一待測分子的乙醇溶液中第一待測分子的濃度為0.5～5mmol/L；

將金納米線薄片浸入第二待測分子的乙醇溶液中12～24h，取出后用乙醇沖洗，用于包覆所述第二待測分子層，再放入電泳液中超聲10～20min，得到含有金納米線的懸浮納米線溶液，所述第二待測分子的乙醇溶液中第二待測分子的濃度為0.1～5mmol/L；

其中，所述底電極通過a)～f)制備而成：

a)將硅片的表面用乙醇沖洗，干燥，其中，所述硅片的上表面附有厚度為300nm的所述二氧化硅層；

b)在步驟a)所得硅片的二氧化硅層上涂覆一層厚度為300～400nm的光刻膠膜；

c)采用光刻掩膜板對所述光刻膠膜進行掩膜曝光，使用丙二醇甲醚醋酸酯對掩膜曝光后的硅片顯影，清洗，干燥；

d)在硅片上蒸鍍5～10nm厚的所述鉻層，再蒸鍍80～120nm厚的所述金層；

e)將硅片放在丙酮中超聲5～10min，用于洗去所述光刻膠膜，再用乙醇沖洗，干燥；

f)對硅片進行切割得到所述底電極；

所述金納米線薄片通過①～④制備而成：

①在多孔三氧化二鋁薄膜的背面蒸鍍30～50nm厚的銀層；

②采用電化學沉積方法在多孔三氧化二鋁薄膜的孔內電化學沉積金，以使在該多孔三氧化二鋁薄膜的孔內形成6～8μm長的所述金納米線：

③將步驟②所得多孔三氧化二鋁薄膜浸入硝酸水溶液中，用于溶解步驟①形成的所述銀層，用去離子水清洗，干燥；

④將步驟③所得多孔三氧化二鋁薄膜放入KOH水溶液中浸泡10～12h，取出后清洗；

2)將源電壓和漏電壓分別加在底電極的主骨架和外圍框架上，施加交流電壓10～15min，滴加所述懸浮納米線溶液以覆蓋底電極的表面，以使懸浮納米線溶液中的金納米線搭載在底電極上，結束后取出，干燥。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟1)中，所述電泳液為乙醇和去離子水的混合溶液，按體積計，電泳液中乙醇和去離子水的比為1:(1～3)；

在所述步驟a)中，涂覆方法為：將光刻膠滴在硅片的二氧化硅層上，使光刻膠鋪滿二氧化硅層的表面，將硅片在轉速為3000～4000r/min的條件下旋涂，旋涂結束后于80～120℃下固化0.5～1h，涂覆完成。