【摘要】：納米孔技術作為新一代單分子檢測技術已經成為研究的熱點。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)納米孔被廣泛應用于DNA、 RNA、蛋自質和納米顆粒等易位事件的研究,這就使得對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)納米孔及集成孔內納米電極納米孔的制備與加工,并對制備的納米孔直徑進行統計分析,隨后對制備的納米孔進行了表征,并將其應用于易位事件的研究中。主要內容主要包括以下幾個方面：1.利用MEMS微加工工藝和聚焦離子束(Strata FIB 201)微細加工平臺制備單個固態(tài)納米孔。首先利用標準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,可以根據需求制備出直徑60 nm以上的圓形納米孔,對制備出的納米孔孔徑進行統計分析,發(fā)現具有較好的重復性、穩(wěn)定性和一致性,并將制備的固態(tài)納米孔應用于易位信號的檢測。2.利用雙束型聚焦離子束(DB-FIB)加工系統和氦離子顯微鏡(HIM)平臺在100 nm和30 nm兩種膜厚的氮化硅懸空膜上對納米孔的制備進行優(yōu)化,雙束型聚焦離子束加工系統可以實現直徑10～60 nm之間納米孔的制備,氦離子顯微鏡可以實現了直徑2-60nm之間納米孔的制備,彌補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位實驗的研究,并為納米電極的制備和加工提供了堅實的基礎、經驗和前提。3.利用MEMS微加工工藝和雙束型聚焦離子束加工系統及氦離子顯微鏡平臺制備出集成孔內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50nm厚、5μm線寬的金線進行刻蝕。通過兩次初步刻蝕和一次精細刻蝕后最終形成長約50 nm、寬約10 nm的納米金線。再以PECVD蒸鍍一層100nm厚的氮化硅作為絕緣層,將納米金線覆蓋,形成了“氮化硅-金-氮化硅”的三層結構。最后,利用用氦離子顯微鏡平臺將三層結構擊穿,形成直徑10 nm左右的集成孔內納米電極的納米孔。利用微納加工工藝和平臺進行了納米孔的制備和優(yōu)化,并在此基礎上制備了集成孔內納米電極的納米孔,以期望在未來實現橫向隧穿電流的檢測。
[Abstract]:As a new generation of single-molecule detection technology, nano-pore technology has become a hot spot. At present, there are many materials and methods for preparing solid nano-pores, among which silicon nitride materials and ion beam bombardment are the main methods. The solid nanoparticles prepared by this method have been widely used in the study of DNA, RNA, egg self-characterization and nanocrystalline translocation events, which makes the demand for solid-state nano-pores with controllable diameters increasing. In this paper, the preparation and processing of nano-pores in solid and integrated holes were studied, and the diameter of nano-pores was analyzed statistically. Then, the prepared nano-pores were characterized. It is applied to the study of translocation events. The main contents include the following aspects: 1. A single solid nanometer pore was prepared by using MEMS micromachining process and focused ion beam (Strata FIB 201 micromachining platform. Firstly, a 50 渭 m 脳 50 渭 m square Si3N4 self-supporting film was prepared by using the standard silicon processing technology. Then the silicon nitride suspension film was broken down by high energy Ga ion from the focused ion beam processing platform. By synthesizing the spot and circle modes, the circular nano-pores with diameter of more than 60 nm can be prepared according to the demand. The pore size of the prepared nano-pores is statistically analyzed, and it is found that the pore size is reproducible, stable and consistent. The solid nanoparticles were used to detect the translocation signal. 2. The preparation of nano-pores was optimized by using a dual-beam focused ion beam (DB-FIB) machining system and a helium ion microscope (HIM) platform on two kinds of silicon nitride suspension films with thickness of 100 nm and 30 nm. The double beam focused ion beam processing system can realize the preparation of nanometer pore between 1060 nm diameter and 1060 nm diameter. Helium ion microscope can realize the preparation of nanometer pore between diameter 2-60nm, which makes up for the shortage of single beam focused ion beam preparation. The range of pore size is improved, which can satisfy the research of various molecular translocation experiments, and provide a solid foundation for the preparation and processing of nano-electrode. The nano-hole of the nano-pore electrode in the integrated hole was prepared by using the MEMS micromachining technology, the two-beam focused ion beam machining system and the helium ion microscope platform. The gold wire with 5 渭 m width of 50nm was etched by double beam focused ion beam and helium ion microscope on the silicon nitride suspension film with surface gold wire. After two initial and one fine etching nanowires of about 50 nm, wide and about 10 nm were formed. Then a layer of 100nm thick silicon nitride was evaporated by PECVD and the nanocrystalline gold wire was covered to form a three-layer structure of "silicon nitride gold-silicon nitride". Finally, the three-layer structure was broken down by using helium ion microscope platform to form the nano-pore of the integrated pore with a diameter of about 10 nm. The preparation and optimization of nano-holes were carried out by using micro-nano machining technology and platform. On the basis of this, nano-holes of nano-electrode in integrated holes were prepared, in order to realize the detection of transverse tunneling current in the future.
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;O646.54

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