集成孔內(nèi)納米電極的納米孔的制備.pdf

1、納米孔技術(shù)作為新一代單分子檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。目前，制備固態(tài)納米孔的材料和方法很多，其中主要以氮化硅材料和離子束轟擊方法為主，以此種材料和方法制備出的固態(tài)納米孔被廣泛應(yīng)用于DNA、RNA、蛋白質(zhì)和納米顆粒等易位事件的研究，這就使得對(duì)直徑大小可控的固態(tài)納米孔的需求不斷增加。
　　本課題主要研究了固態(tài)納米孔及集成孔內(nèi)納米電極納米孔的制備與加工，并對(duì)制備的納米孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，隨后對(duì)制備的納米孔進(jìn)行了表征，并將其應(yīng)用于易位事件

2、的研究中。主要內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　1.利用MEMS微加工工藝和聚焦離子束(Strata FIB201)微細(xì)加工平臺(tái)制備單個(gè)固態(tài)納米孔。首先利用標(biāo)準(zhǔn)的硅加工工藝制備形成50μm×50μm正方形大小的Si3N4自支撐膜。隨后，利用聚焦離子束加工平臺(tái)發(fā)出的高能Ga+離子將氮化硅懸空膜擊穿，制備納米孔。綜合spot和circle兩種模式，可以根據(jù)需求制備出直徑60nm以上的圓形納米孔，對(duì)制備出的納米孔孔徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)具有

3、較好的重復(fù)性、穩(wěn)定性和一致性，并將制備的固態(tài)納米孔應(yīng)用于易位信號(hào)的檢測(cè)。
　　2.利用雙束型聚焦離子束(DB-FIB)加工系統(tǒng)和氦離子顯微鏡(HIM)平臺(tái)在100nm和30nm兩種膜厚的氮化硅懸空膜上對(duì)納米孔的制備進(jìn)行優(yōu)化，雙束型聚焦離子束加工系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)直徑10～60 nm之間納米孔的制備，氦離子顯微鏡可以實(shí)現(xiàn)了直徑2～60 nm之間納米孔的制備，彌補(bǔ)了單束型聚焦離子束制備納米孔的不足，完善了納米孔孔徑的范圍，可以滿足各類分子易

4、位實(shí)驗(yàn)的研究，并為納米電極的制備和加工提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)、經(jīng)驗(yàn)和前提。
　　3.利用MEMS微加工工藝和雙束型聚焦離子束加工系統(tǒng)及氦離子顯微鏡平臺(tái)制備出集成孔內(nèi)納米孔電極的納米孔。在具有表面金線的氮化硅懸空膜上，利用雙束型聚焦離子束和氦離子顯微鏡對(duì)50 nm厚、5μm線寬的金線進(jìn)行刻蝕。通過兩次初步刻蝕和一次精細(xì)刻蝕后最終形成長(zhǎng)約50 nm、寬約10nm的納米金線。再以PECVD蒸鍍一層100 nm厚的氮化硅作為絕緣層，將納米金線覆