[发明专利]一种刻蚀方向可控的硅纳米孔结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一种刻蚀方向可控的硅纳米孔结构及其制备方法。所述制备方法包括如下步骤：S1：将AAO薄膜转移到硅基板的上表面；S2：在AAO薄膜上沉积一层金属；S3：去掉AAO薄膜，在硅基板表面得到分布均匀的金属颗粒阵列；S4：将硅基板固定在可旋转的夹具上，调节夹具的样品台的方位，利用刻蚀液体进行刻蚀，即得所述刻蚀方向可控的硅纳米孔结构。本发明通过调节夹具中样品台的方位，改变金属纳米颗粒和纳米孔的接触位置，控制金属纳米颗粒刻蚀得到方向多变的硅纳米孔结构，打破传统化学刻蚀硅纳米孔只能单方向刻蚀的刻蚀行为，极大程度上满足个性化需求，工艺简单，制造成本低，在微纳生物、医药、光学、传感等领域有广泛应用前景。

技术领域

本发明属于微纳器件制备与应用技术领域，具体涉及一种刻蚀方向可控的硅纳米孔结构及其制备方法。

背景技术

近年来，随着科学家们在生物分子筛选、基因测序等方面研究的越来越受关注，固态纳米孔阵列传感器也成为生物学科研工具中的重要器件。其中纳米孔阵列是生物分子筛选器件的核心功能单元，固态纳米孔的制造直接关系到检测系统的性能指标。现有的固态纳米孔结构都是单方向的纳米孔，其制造方法都是借助于纳米级加工工具，如聚焦离子束（Focused Ion Beam, FIB）、透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，TEM）等，不仅制造成本高，制造过程中孔的形成方向不能改变而且受到设备腔体的限制、制造效率低。因此，现有方法约束了固态纳米孔阵列的制造与应用。如何实现低成本、高效、多样式的固态纳米孔阵列的制造，是纳米孔生物分子筛选技术向微纳制造技术提出严峻的挑战。因此，研究新型固态纳米孔阵列制造方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中制备固态纳米孔结构的方法成本高，形成方向不能改变而且受到设备腔体的限制、制造效率低的缺陷和不足，提供一种刻蚀方向可控的硅纳米孔结构的制备方法。本发明提供的制备方法制作过程中能控制纳米孔的刻蚀方向，从而得到不同方向刻蚀的硅纳米孔结构，工艺简单、制造成本低，极大程度上满足个性化的需求，同时在微纳生物、医药、光学、传感等领域有广泛应用前景。

本发明的另一目的在于提供一种刻蚀方向可控的硅纳米孔结构。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种刻蚀方向可控的硅纳米孔结构的制备方法，包括如下步骤：

S1：将AAO薄膜转移到硅基板的上表面；

S2：在AAO薄膜上沉积一层金属；

S3：去掉AAO薄膜，在硅基板表面得到分布均匀的金属颗粒阵列；

S4：将硅基板固定在可旋转的夹具上，调节夹具的样品台的方位，利用刻蚀液体进行刻蚀，即得所述种刻蚀方向可控的硅纳米孔结构。

本发明通过调节夹具中样品台的方位，改变硅基板中金属纳米颗粒和纳米孔的接触位置，控制金属纳米颗粒刻蚀得到方向多变的硅纳米孔结构。

本发明工艺简单，打破传统化学刻蚀硅纳米孔中只能单方向刻蚀的刻蚀行为，并实现硅纳米孔刻蚀过程中刻蚀方向可调控刻蚀，其刻蚀结构极大程度上满足个性化的需求，工艺简单、制造成本低，同时在微纳生物、医药、光学、传感等领域有广泛应用前景。

本发明的硅基板、AAO（通孔阳极氧化铝，Anodic Aluminum Oxide，AAO）薄膜可选用本领域常规的硅片和AAO薄膜，其厚度也可选用常规厚度。

优选地，S1中所述硅基板为N型<100>晶向硅片。

优选地，S1中所述硅基板的厚度为0.1~10mm。

优选地，S1中所述AAO薄膜为超薄通孔可转移型薄膜。

优选地，S1中所述AAO薄膜的厚度为20nm~800μm。