[发明专利]制作纳米孔的方法、纳米孔结构和单纳米孔传感器

说明书

本发明公开了制作纳米孔的方法、纳米孔结构和单纳米孔传感器，制作纳米孔的方法，包括：提供硅片；形成第一掩膜层，形成第二掩膜层；形成第一图案化层，第一图案化层包括第一子凹槽；形成第二图案化层；形成第一刻蚀腔；形成第二刻蚀腔；形成金属层；形成第三刻蚀腔，以暴露位于锥尖的金属层；向第一刻蚀腔中加入电解质溶液，向第二刻蚀腔中加入电化学腐蚀溶液；对位于锥尖的金属层进行电化学腐蚀，以形成纳米孔。由此，可便于通过较为简便的方法制得具有极小尺寸的金属纳米孔结构。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体地，涉及制作纳米孔的方法、纳米孔结构和单纳米孔传感器。

背景技术

固态纳米孔可以用于读取和存储在生物分子中的数据，并用于分子计算领域。此外，固态纳米孔还能被用于能量收集和发电，DNA和蛋白质测序，以及液体和气体过滤和纯化，等技术领域。采用固态纳米孔对生物分子进行检测时，分子阻塞电流大小不仅与纳米孔尺寸有关，同时还受到纳米孔材料性质的影响。但如何低成本、批量地制备极小尺寸金属纳米孔，已经成为当下制备金属纳米孔的关键挑战之一。

因此，目前的制作纳米孔的方法、纳米孔结构和单纳米孔传感器仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

在本发明的一个发明，本发明提出了一种制作纳米孔的方法，包括：提供硅片，所述硅片具有相对设置的第一主表面和第二主表面；在所述硅片的所述第一主表面上形成第一掩膜层，在所述硅片的所述第二主表面上形成第二掩膜层；对所述第一掩膜层进行第一干法刻蚀以形成第一图案化层，所述第一图案化层包括第一子凹槽；对所述第二掩膜层进行第二干法刻蚀以形成第二图案化层，所述第二图案化层包括第二子凹槽，所述第一子凹槽在所述硅片上的正投影位于所述第二子凹槽在所述硅片上的正投影内部；对所述第一子凹槽进行第一湿法刻蚀，以形成第一刻蚀腔，所述第一刻蚀腔为锥形结构，所述锥形结构的锥尖朝向所述第二刻蚀腔；对所述第二子凹槽进行第二湿法刻蚀，以形成第二刻蚀腔，所述第一刻蚀腔与所述第二刻蚀腔不连通；在所述第一刻蚀腔远离所述第二刻蚀腔的一侧表面形成金属层；对所述第二刻蚀腔进行第三湿法刻蚀以形成第三刻蚀腔，以暴露位于所述锥尖的所述金属层；向所述第一刻蚀腔中加入电解质溶液，向所述第二刻蚀腔中加入电化学腐蚀溶液；对位于所述锥尖的所述金属层进行电化学腐蚀，以形成所述纳米孔。由此，可便于通过较为简便的方法制得具有极小尺寸的金属纳米孔结构。

根据本发明的实施例，对位于所述锥尖的所述金属层进行所述电化学腐蚀进一步包括：接入第一电路结构，所述第一电路结构包括第一电源和电流表，所述第一电源与所述电流表串联，所述第一电源的正极和负极中的一个与所述第一刻蚀腔电连接，所述第一电源的正极和负极中的另一个与所述第三刻蚀腔电连接；接入第二电路结构，所述第二电路结构包括第二电源和接地线，所述第二电源的正极和负极中的一个与所述金属层电连接，所述第二电源的正极和负极中的另一个与所述第三刻蚀腔电连接，所述接地线接地；对位于所述锥尖的所述金属层进行所述电化学腐蚀，以形成所述纳米孔。由此，可通过电化学腐蚀形成纳米孔。

根据本发明的实施例，进一步包括：自停止装置，所述自停止装置与所述第一刻蚀腔和所述第二电路结构相连。由此，可进一步控制纳米孔的形成。

根据本发明的实施例，所述电解质溶液包括氯化钾和氯化钠中的至少之一。由此，可便于对金属层进行保护。

根据本发明的实施例，所述电化学腐蚀溶液包括盐酸、硝酸、氯化钠和氯化钾中的至少之一。由此，可便于对位于锥尖的金属层材料进行电化学腐蚀。

根据本发明的实施例，所述形成第一图案化层进一步包括：在所述第一掩膜层远离所述硅片的一侧形成第一光刻胶层，对所述第一光刻胶层进行第一图案化处理以暴露所述第一掩膜层的部分表面，对所述第一掩膜层进行所述第一干法刻蚀以形成所述第一图案化层。由此，可便于制备具有第一凹槽的第一图案化层。