[发明专利]用于固定电极隧穿识别的可制造亚3纳米钯间隙器件

说明书

技术领域

本发明主要涉及纳米器件，并且更具体地，涉及制造亚3纳米钯纳米间隙(sub-3nanometer palladium nanogap)。

背景技术

纳米孔测序(nanopore sequencing)是一种确定脱氧核糖核酸(DNA)链上核苷酸排列顺序的方法。纳米孔(也称为孔、纳米通道、洞等)可以是内径几纳米级的小孔。纳米孔测序背后的原理是关于当纳米孔浸没在导电流体中并且电势(电压)施加在所述纳米孔时发生了什么。在这些情况下，由于离子在纳米孔中的传导产生的微小的电流都可以被测量到，并且电流量对纳米孔的尺寸和形状非常敏感。如果单个碱基或DNA链穿过(或者部分DNA分子通过)纳米孔，这可以产生穿过纳米孔的电流大小的变化。其他电学或光学传感器也可置于纳米孔附近，从而使得当DNA穿过纳米孔时，DNA碱基可被区分出来。

可使用各种方法驱动DNA穿过纳米孔，从而使得DNA最终可穿过纳米孔。纳米孔的大小范围可具有这样的效果：DNA可作为一长链被强行穿过纳米孔，一次穿过一个碱基，就像用线穿针眼一样。最近，在应用纳米孔作为快速分析生物分子(诸如脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、蛋白质等)的传感器方面，人们越来越有兴趣。特别强调用于DNA测序的纳米孔应用，这是由于该技术具有将测序成本降低至每人类基因组1000美元以下的前景。

发明内容

根据一个实施方式，提供了一种在纳米器件中制造纳米间隙的方法。所述方法包括：在晶片上设置氧化物，在所述氧化物上设置纳米线，以及施加氦离子束以将纳米线切割成第一纳米线部分和第二纳米线部分，从而在纳米器件中形成纳米间隙。施加氦离子束切割纳米间隙形成了在纳米间隙的至少一个开口附近的纳米线材料的标记。

根据一个实施方式，提供了一种在纳米器件中制造纳米间隙的方法。所述方法包括：在晶片上设置氧化物，在所述氧化物上设置纳米线，以及施加氦离子束以将所述纳米线侧向窄化为第一纳米线部分和第二纳米线部分。所述第一纳米线部分和所述第二纳米线部分在纳米器件中形成第一纳米间隙。施加氦离子束将所述纳米线侧向窄化形成连接第一纳米线部分和第二纳米线部分的桥。在所述桥中切割第二纳米间隙，以从所述第一纳米线部分形成第一延伸并且从所述第二纳米线部分形成第二延伸。

根据一个实施方式，提供了一种用于测序的结构。所述结构包括：位于晶片上的氧化物、位于所述氧化物上的纳米线以及通过施加氦离子束形成的纳米线窄化侧向区域。所述窄化侧向区域形成第一纳米线部分和第二纳米线部分，并且所述第一纳米线部分和所述第二纳米线部分形成第一纳米间隙。所述窄化侧向区域形成连接所述第一纳米线部分和所述第二纳米线部分的桥。在所述桥中的第二纳米间隙从所述第一纳米线部分形成第一延伸并且从所述第二纳米线部分形成第二延伸。

通过本发明的技术实现了另外的特征和优点。本文中详细描述了本发明的其他实施方式和方面并且这些实施方式和方面被认为是请求保护的发明的一部分。为了更好地理解本发明的优点和特征，参考描述和附图。

附图说明

在本说明书的结论部分的权利要求中具体指出并明确要求保护被认为是本发明的主题。从下面结合附图进行的具体描述中，本发明的前述及其他的特征和优点是明显的，在附图中：

图1A示出了根据实施方式的形成纳米器件的方法的截面图。

图1B示出了根据实施方式的纳米器件的俯视图。

图1C示出了根据实施方式的在纳米线中的纳米间隙切口的截面图。

图1D示出了根据实施方式的在纳米器件中的纳米间隙的俯视图。

图2A是根据实施方式的经由透射电子显微镜(TEM)的纳米线图片。

图2B是根据实施方式的在特定情况下由氦离子束切割成的第一纳米间隙的TEM图片。

图2C是根据实施方式的在特定情况下由氦离子束切割成的第二纳米间隙的TEM图片。

图2D是根据实施方式的在特定情况下由氦离子束切割成的第三纳米间隙的TEM图片。

图2E是根据实施方式的纳米间隙周围的独特标志的TEM图片。

图2F是根据实施方式的具有残留钯的纳米间隙的TEM图片。

图2G是根据实施方式的去除了残留钯的纳米间隙的TEM图片。

图3A示意性地示出了根据实施方式的纳米器件阵列，每一个纳米器件具有由氦离子束形成的纳米间隙。

图3B示意性地示出了根据实施方式测试纳米器件阵列中的每一个单独的纳米器件，以确定残留的钯是否在纳米间隙中。