[发明专利]一种DNA测序装置、固态纳米孔组件及其制备方法

说明书

本发明公开一种DNA测序装置、固态纳米孔组件及其制备方法，包括：固态纳米孔组件，包括在硅片上刻蚀倒金字塔形微腔，倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔，倒金字塔形微腔的塔底两侧蒸镀有第一金属电极；在硅片上方生长有第一层氧化硅，在第一层氧化硅下方沉积有一层氮化硅；在氮化硅方生长一第二层氧化硅形成金属电极氧化硅基座，在金属氧化硅基座刻蚀出一柱状空腔，柱状空腔底部的第二氧化硅上覆盖有第二金属电极；第一金属电极、电流测量装置以及电源、第二金属电极构成纵向微弱电流测量回路；电流测量装置测量纵向微弱电流测量回路的电流强度的变化对通过固态纳米孔的DNA序列进行测定。通过本发明实施例，可以提高DNA测序精度和测序效率。

技术领域

本发明涉及基因检测领域，特别涉及一种DNA测序装置、固态纳米孔组件及其制备方法。

背景技术

纳米孔传感器经过二十多年的发展，由于其简单实用性，受到了业界的广泛关注，成为目前最具有前景的单分子检测技术。利用该技术，己经可以成功检测各种小分子、有机聚合物、蛋白质、酶和生物分子的复合物等。

相较于一般生物纳米孔，固态纳米孔传感器由于性质相对稳定，且不易受到温度、pH值等之影响，也不会受到化学药品的破坏，并具备能控制大小、选择不同固态材料等优点，固态纳米孔传感器的潜力与应用越来越受到重视。

然而，传统的固态纳米孔DNA测序装置也面临一些以下问题：

首先，聚焦离子束技术(FIB)制作固态纳米孔只能单个制作成本偏高。

其次，固态纳米孔通道长度过长，达到5nm以上，当多个碱基依次通过时测序电流变化过长。

再次，传统的固态纳米孔DNA测序电极的制作一般采用外接电极的方法，该方法不但复杂且存在着诸如影响检测稳定性、运输安装不便、增加成本等缺点。

最后，由于DNA通过纳米孔的流速太快，传统的固态纳米孔DNA测序装置普遍存在碱基检测识别率不高的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供的一种DNA测序装置、固态纳米孔组件及其制备方法，通过形成一种金属电极-氮化硅纳米孔-金属电极的三维封装的固态纳米孔阵列结构，缩短了纳米孔通道，提高了稳定性且更易控制孔径，使得DNA测序可以分辨到单个碱基，提高测序精度和提高测序效率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明实施例的一个方面，提供的一种DNA测序装置，包括固态纳米孔组件、电流测量装置和电源；其中：

所述固态纳米孔组件包括固态纳米孔结构和金属电极氧化硅基座；所述固态纳米孔结构包括一硅片，在所述硅片上刻蚀倒金字塔形微腔，所述倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔，所述倒金字塔形微腔的塔底两侧蒸镀有第一金属电极；在硅片上方生长有第一层氧化硅，在第一层氧化硅下方沉积有一层氮化硅；

所述金属电极氧化硅基座是在所述氮化硅方生长一第二层氧化硅形成，在所述金属氧化硅基座刻蚀出一柱状空腔，所述柱状空腔底部的第二氧化硅上覆盖有第二金属电极；

所述第一金属电极、电流测量装置以及电源、第二金属电极构成纵向微弱电流测量回路；所述电流测量装置测量该纵向微弱电流测量回路的纵向微弱电流强度的变化对通过固态纳米孔的DNA序列进行测定。

根据本发明实施例的另一个方面，提供的一种固态纳米孔组件，包括固态纳米孔结构和金属电极氧化硅基座；

所述固态纳米孔结构包括一硅片，在所述硅片上刻蚀倒金字塔形微腔，所述倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔，所述倒金字塔形微腔的塔底两侧蒸镀有第一金属电极；在硅片上方生长有第一层氧化硅，在第一层氧化硅下方沉积有一层氮化硅；