[发明专利]亚2纳米孔径的超薄固态纳米孔及传感器以及传感器的应用

权利要求书

1.一种基于超薄薄膜的固态纳米孔，其特征在于，所述基于超薄薄膜的固态纳米孔为亚2纳米孔径的超薄固态纳米孔，包括超薄薄膜，以及设置于超薄薄膜上的纳米通孔，所述纳米孔的孔径不大于2纳米；所述的超薄薄膜的厚度为单原子层厚度。

2.如权利要求1所述的基于超薄薄膜的固态纳米孔，其特征在于，所述超薄薄膜为氮化硼、石墨烯薄膜、二硫化钼或二硫化钨超薄薄膜,优选氮化硼或石墨烯薄膜。

3.如权利要求1所述的基于超薄薄膜的固态纳米孔，其特征在于，所述纳米孔的孔径为1.2-1.5纳米。

4.如权利要求1或2所述的基于超薄薄膜的固态纳米孔，其特征在于，所述的超薄薄膜采用以下方法制备：在衬底上制备出单原子层厚度的超薄薄膜，然后去除衬底，得到悬空超薄薄膜。

5.如权利要求4所述的基于超薄薄膜的固态纳米孔，其特征在于，所述的超薄薄膜如下制备：采用化学气相沉积或物理气相沉积的方法在铜衬底上生长单原子层厚度的超薄薄膜，然后采用三氯化铁试剂溶解铜衬底得到悬空超薄薄膜。

6.如权利要求1或3所述的基于超薄薄膜的固态纳米孔，其特征在于，所述的纳米孔采用以下方法制备：采用光斑直径小于2纳米，能量在80-200keV的聚焦电子束打在超薄薄膜上，制备出孔径不大于2纳米的纳米孔。

7.如权利要求1-6任一所述的基于超薄薄膜的固态纳米孔，其特征在于，所述亚2纳米孔径的超薄固态纳米孔还包括基材，所述基材用于承载超薄薄膜，所述基材上设置有与所述纳米孔连通的通孔，所述的通孔的孔径大于纳米孔。

8.如权利要求7所述的基于超薄薄膜的固态纳米孔，其特征在于，所述通孔的直径不大于1微米；优选的，通孔4的直径为0.02-0.2微米；更优选0.2微米、0.1微米或0.02微米。

9.如权利要求7或8所述的基于超薄薄膜的固态纳米孔，其特征在于，所述基材为半导体材料，优选硅或者含硅化合物；更优选氮化硅，或氮化硅/氧化硅/硅的复合层状结构。

10.如权利要求7或8所述的基于超薄薄膜的固态纳米孔，其特征在于，所述基材以及基材上的通孔采用下述方法制备：湿法刻蚀方法制备薄膜窗口，并有1pA-100pA束流,能量为10-30keV的聚焦离子束在薄膜窗口上制备出通孔。

11.采用如权利要求1-10任一所述的基于超薄薄膜的固态纳米孔亚2纳米孔径的超薄固态纳米孔的传感器，其特征在于，包括设置纳米通孔的超薄薄膜，设置有通孔的基材以及电极组；所述纳米孔的孔径不大于2纳米；所述的超薄薄膜的厚度为单原子层厚度；所述通孔与纳米孔连通，通孔的孔径大于纳米孔；所述电极组置于所述纳米孔的两侧。

12.如权利要求11所述的传感器，其特征在于，所述电极组为银或含银化合物电极。

13.如权利要求1-10任一所述的超薄固态纳米孔的制备方法，包括以下步骤：

1)制备超薄薄膜：采用物理气相沉积或化学气相沉积的方法在衬底上生长单原子层厚度的超薄薄膜，然后采用去除衬底得到悬空超薄薄膜；

2)制备基材薄膜，并在基材薄膜上打通孔：利用湿法刻蚀方法在基材上制备出基材薄膜窗口，并有聚焦离子束(1pA-100pA束流,能量为10-30keV)在基材薄膜窗口上制备出1微米以下的通孔：

3)将超薄薄膜转移到氮化硅薄膜上，并覆盖住所述通孔，然后在此超薄薄膜的悬空区域上，采用聚焦电子束(光斑直径小于2纳米，能量在80到200keV范围内)打在超薄薄膜上，制备出孔径在2纳米以下的纳米孔。