[发明专利]一种基于锥形纳米孔的整流比及极性的调控装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于锥形纳米孔的电流整流比及极性的调控装置及方法，该装置主要由硅基衬底的两个微腔和连接微腔的锥形纳米孔及电流检测回路构成。调控时，通过调节微腔入口背景盐浓度及酸碱浓度来调节锥形纳米孔的整流比及极性。同时利用电流检测回路测量电流，进而通过电流数据分析出锥形纳米孔整流比及极性的调控效果。本发明的优势在于:在微电子系统中电路板的运用,本装置具有结构尺寸小可调节范围广。

技术领域

本发明属于利用微腔背景盐浓度及酸碱浓度对锥形纳米孔整流比调控的技术领域，具体涉及一种基于锥形纳米孔的整流比及极性的调控装置及方法。

背景技术

纳米孔整流比的控制，尤其是锥形纳米孔整流比的控制，是当前微纳技术领域持续研究探索的方向。随着物理化学，生物化学，微电子技术在微纳技术领域的发展，在纳米结构中离子电流的整流比的操控，具有重大的意义。

目前微纳技术领域中，普遍应用的离子电流整流装置存在如下问题：如离子电流整流比较固定，对纳米孔尺寸精度要求较高；其次整流比及极性难以调节,无法根据相应的需要进行调节。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于锥形纳米孔的整流比及极性的调控装置及方法，能够对锥形纳米孔的整流比及极性进行准确、高效、低成本的调节。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于锥形纳米孔的整流比及极性的调控装置及方法，该检测装置是以微圆柱型腔-固态锥形纳米孔-微圆柱型腔连接结构为核心的检测装置，具体包括在硅基衬底（2）上刻蚀的两个微圆柱型腔（3）、（6），在两个微圆柱型腔（3）、（6）中充满电解质（7），采用离子束轰击的方式将两个微圆柱型腔（3）、（6）打通制作的一个锥形纳米孔（4），绝缘层（1）涂覆在两个微圆柱型腔（3）、（6）两侧硅基衬底（2）外表面。所述微圆柱型腔-固态锥形纳米孔-微圆柱型腔连接结构分为上下两个部分，置于装置上部的外接电极（8）接电，置于装置下部的外接电极（10）接地，外接电极（8）、（10）与电流检测设备（5）接电源（9）构成电流检测回路。

所述的整流比及极性调控装置，所述固态锥形纳米孔（4）大孔端孔径为260纳米，小孔端孔径10纳米，高度为200纳米。

所述的整流比及极性调控装置，所示的微圆柱型腔（3）、（6）的孔径为200纳米，高度为200纳米。

所述的整流比及极性调控装置，用于产生驱动电解液（7）穿过所述微圆柱型腔-固态锥形纳米孔-微圆柱型腔连接结构的静电场由电源（9）提供，所述电源（9）的施加电压为0.1-10mV。

所述的整流比及极性调控装置，所述电解液（7）为氯化钾溶液，其浓度为10-100mol/m³，温度为300开尔文。

所述的整流比及极性调控方法，首先将电解液（7）充满所述微圆柱型腔-固态锥形纳米孔-微圆柱型腔结构，所述电解液（7）在静电场的驱动下，穿过所述微圆柱型腔-固态锥形纳米孔-微圆柱型腔连接结构形成离子电流，得到不同的背景盐浓度，酸碱浓度梯度下的整流比及极性不同，从而实现对所述从而对锥形纳米孔的整流比及极性进行调控。

本发明与现有技术相比，具有以下两个优点：第一，本发明采用的固态锥形纳米孔，克服了生物纳米孔的不稳定和不易制备的缺陷。此外可以通过改变背景盐浓度及酸碱浓度梯度改变方法，可以实现对所述微圆柱型腔-固态锥形纳米孔-微圆柱型腔连接结构的整流比及极性调控。第二，本发明所采用的基于为圆柱型腔-固态锥形纳米孔-微圆柱型腔连接结构的整流比及极性调控方法，为纳米结构的整流比及极性调控提供了新思路。

附图说明

图1本发明一种基于纳米孔的整流比及极性调控装置结构示意图。

图2为本发明一种基于纳米孔的整流比及极性调控装置工作示意图。