[發(fā)明專利]一種雙面氦離子束刻蝕制備近零厚度納米孔的方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用

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• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112198194A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王德強;劉業(yè)香;何石軒;謝婉誼;方紹熙;周大明;殷博華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;B82B3/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種雙面氦離子束刻蝕制備近零厚度納米孔的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)制備硅基薄膜襯底：在厚度為10～20μm的硅襯底上通過化學(xué)氣相沉積法生長化合物材料形成硅基薄膜襯底，所述化合物材料包括厚度為50～200nm的二氧化硅和厚度為10～30nm氮化硅薄膜組成的雙層材料、厚度為20～30nm的氮化硅薄膜形成的單層材料或厚度為10～30nm的氮化硅薄膜和厚度20～100nm為的氧化鋁薄膜組成的雙層材料中的任意一種；

(2)制備薄膜窗口：通過化學(xué)濕法腐蝕在步驟(1)中所述硅基薄膜襯底上的硅襯底上進行刻蝕，使硅襯底腐蝕形成一個邊長為10～30μm的薄膜窗口，即得到具有薄膜窗口的硅基薄膜襯底；

(3)近零厚度納米孔的制備：通過氦離子束刻蝕在步驟(2)中所述具有薄膜窗口的硅基薄膜襯底的正面加工形成深度為10～30nm納米線條陣列，通過氦離子束刻蝕在步驟(2)中所述具有薄膜窗口的硅基薄膜襯底的背面加工形成深度為10～220nm納米線條，其中正面加工的所述納米線條陣列和背面加工形成的所述納米線條以10～90°的夾角相交形成納米孔。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，為了增加待測分子的捕獲率，所述方法還包括在正面形成的所述納米線陣列的納米線兩端分別刻蝕出一個不通透的漏斗狀小孔。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述化合物材料為二氧化硅與氮化硅薄膜組成的雙層材料或氮化硅薄膜形成的單層材料時，薄膜窗口所在的一面為背面，另一面為正面；

所述化合物材料為氮化硅薄膜與氧化鋁薄膜組成的雙層材料時，薄膜窗口所在的一面為正面，另一面為背面。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，正面加工形成的所述納米線條陣列中納米線條長為50～3000nm、寬為1～50nm、周期為100～1000nm，正面加工的過程中所述氦離子束刻蝕的參數(shù)設(shè)置為：光闌10μm，束流小于等于1pA，劑量為100～500nc/μm²；

背面加工形成的所述納米線條長為50～7000nm、寬1～50nm，背面加工的過程中所述氦離子束刻蝕的參數(shù)設(shè)置為：光闌10μm，束流小于等于1pA，劑量為100～2000nc/μm²。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述納米線條陣列中納米線條的深度與納米線條的深度之和等于所述化合物材料的厚度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項所述的方法制備得到近零厚度納米孔。

7.一種近零厚度納米孔單分子檢測器件，其特征在于，所述器件含有權(quán)利要求7所述的近零厚度納米孔。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的近零厚度納米孔單分子檢測器件，其特征在于，所述器件還包括檢測電極和檢測池。

9.權(quán)利要求7或8所述的近零厚度納米孔單分子檢測器件在單分子檢測分析方面的應(yīng)用。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述單分子為DNA序列、RNA序列、蛋白質(zhì)分子、DNA序列的修飾或RNA序列的修飾中的任意一種。