[发明专利]基于类金刚石薄膜的纳米孔测量系统及其制备方法

权利要求书

1.基于类金刚石薄膜的的纳米孔测量系统，包括纳米孔系统、盐溶液腔室和电流监测系统，其特征在于：所述纳米孔系统包括衬底(101)和复合在衬底(101)上表面的类金刚石薄膜I(102)，所述衬底(101)和类金刚石薄膜I(102)表面包覆有绝缘保护层，该衬底(101)刻蚀有锥形孔洞(110)，该类金刚石薄膜I(102)与锥形孔洞(110)顶部相对处刻蚀有纳米孔(112)；所述锥形孔洞(110)与纳米孔(112)位于盐溶液腔室内部且连通上部腔室(201)和下部腔室(202)；所述电流监测系统包括通过导线连接的电源(205)、电流计(206)、电极I(203)、电极II(204)，所述电极I(203)和电极II(204)分别位于上部腔室(201)和下部腔室(202)内。

2.根据权利要求1所述基于类金刚石薄膜的的纳米孔测量系统，其特征在于：所述纳米孔(112)的孔径为2-10nm，所述锥形孔洞(110)的孔径大于纳米孔(112)。

3.根据权利要求1所述基于类金刚石薄膜的的纳米孔测量系统，其特征在于：所述类金刚石薄膜I(102)为自支撑薄膜，其厚度为30-300nm。

4.制备如权利要求1-3任意一项所述基于类金刚石薄膜的的纳米孔测量系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、取衬底(101)并利用化学气相沉积方法在其两侧生长类金刚石薄膜I(102)、II(103)；

2)、在金刚石薄膜I(102)和II(103)外层生长电绝缘薄膜I(104)、II(105)；

3)、在电绝缘薄膜I(104)和II105)外层生长氮化硅薄膜I(106)、II(107)形成复合薄膜层；

4)、在步骤3)的复合薄膜层下部刻蚀贯通金刚石薄膜II(103)，电绝缘薄膜II(105)和氮化硅薄膜II(107)的背面窗口(108)；

5)、在复合薄膜层上部与背面窗口(108)相对处刻蚀贯通氮化硅薄膜I(106)的开口(109)；

6)、在复合薄膜层下部背面窗口(108)处刻蚀贯通衬底(101)的锥形孔洞(110)；

7)、在复合薄膜层上部开口(109)处刻蚀贯通电绝缘薄膜I(104)的孔洞(111)；

8)、在孔洞(111)处刻蚀贯穿类金刚石薄膜I(102)并连通孔洞(111)和锥形孔洞(110)的纳米孔(112)；

9)、将前数步骤制得的含有纳米孔(112)的纳米孔系统与盐溶液腔室和电流监测系统组装即得到所述基于类金刚石薄膜的的纳米孔测量系统。

5.根据权利要求4所述制备基于类金刚石薄膜的的纳米孔测量系统的方法，其特征在于：

步骤1)中衬底(101)为硅衬底，类金刚石薄膜I(102)、II(103)厚度均为30-300nm；

步骤2)电绝缘薄膜I(104)、II(105)为二氧化硅或二氧化铪，其厚度均为20-200nm；

步骤3)中氮化硅薄膜I、II的厚度均为20-150nm。

6.根据权利要求4所述制备基于类金刚石薄膜的的纳米孔测量系统的方法，其特征在于：所述背面窗口(108)呈方形或圆形，其边长为0.8-1.2mm或者直径为0.5-0.8mm，所述开口(109)面积为10-100μm²，所述孔洞(111)与开口(109)形状相同，所述纳米孔(112)的孔径为2-10nm。