[发明专利]一种对电极型纳米电学传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种对电极型纳米电学传感器的制备方法，该方法首先在硅衬底上涂覆光刻胶，接着利用聚焦粒子束对光刻胶进行曝光并显影，光刻胶曝光显影后的形状截面为顶部开口小，底部开口大的正梯形或“凸”字型，最后利用物理气相沉积法在曝光的光刻胶上沉积金属，形成封闭的具有上下对电极的纳米流道。相比于现有的工艺，本发明公开的制备方法工艺步骤简单，成功率高，成本较低；利用本发明公开的制备方法制备的对电极型纳米电学传感器可以很容易将对电极间隙降低至40nm以下，最小可以低于5nm，显著提高对电极型纳米电学传感器的灵敏度，有利于实现单分子的高精度检测。

技术领域

本发明属于传感器领域，尤其涉及一种电学传感器的制备方法。

背景技术

基于纳米流道的纳米电学传感器在危险品检测、生物信息素检测、环境信息感知等领域具有非常重要的应用。纳米电学传感器实现单分子检测主要利用循环伏安法对单分子信号进行放大。循环伏安法的增益与电极间距的平方成反比，因此决定纳米电学传感器检测精度的关键是纳米传感器内对电极的间隙。现有纳米电学传感器中的电极有平面叉指型和对电极型两种类型，其中平面叉指型纳米电学传感器由于其电极之间间距较大，不利于被测分子在电极间发生循环氧化还原反应，因此无法达到单分子检测的精度；对电极型纳米电学传感器在单分子检测中优势明显。

2013年S.G.Lemay等报道间隙为40nm的对电极型纳米电学传感器首次实现单分子检测，但是该传感器对单个分子只能产生20fA的微弱信号，这对于单分子电学检测的应用来说难度很大，报道中提到解决信号太弱问题的手段就是要降低电极间隙，然而这样的技术方案几乎是不能实现，因为如果降低电极之间的间隙，大面积平行板式金属电极很容易因为发生形变而相互接触，从而导致短路。除此之外，Lemay等人的报道也提到了对电极型纳米电学传感器的制备工艺，其制备过程中需要进行5次紫外光刻，3次干法刻蚀，2次离子束刻蚀，3次湿法腐蚀，3次等离子体化学气相沉积，1次蒸发镀膜和1次溅射镀膜，这个工艺过程非常繁琐复杂，在一定程度上也影响了该技术的应用。

因此，亟需一种对电极型纳米电学传感器的制备方法，能够简化现有技术中对电极型纳米电学传感器的制备过程，并通过该方法制备的对电极型纳米电学传感器的电极间隙能够满足单分子检测的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种对电极型纳米电学传感器的制备方法，该制备方法工艺简单，易操作，且通过该方法制备的对电极型纳米电学传感器，其电极间隙最小可以达到5nm，提高了单分子检测的精度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种对电极型纳米电学传感器的制备方法，所述方法包括：

S1.在硅衬底上涂覆光刻胶；

S2.利用聚焦粒子束对光刻胶进行曝光并显影，光刻胶曝光后的形状截面为顶部开口小，底部开口大的正梯形或“凸”字型；

S3.利用物理气相沉积法在曝光的光刻胶上沉积金属，形成封闭的具有上下对电极的纳米流道。

优选的，所述步骤S1中涂覆光刻胶的方法为旋涂或喷涂。

优选的，所述步骤S1中的光刻胶为正性电子束光刻胶或离子束光刻胶。

优选的，所述步骤S1中光刻胶的厚度为40nm～2.5μm。

优选的，所述步骤S3中沉积金属的厚度大于光刻胶顶部开口封闭所需的厚度。

优选的，所述步骤S3中物理气相沉积法为电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射中任意一种。