[发明专利]可调谐纳米柱和纳米间隙电极结构及其方法

权利要求书

1.一种用于分子电子传感器的结构，所述结构包括：

设置在基板上并包括第一金属的一对纳米电极，每对纳米电极包括第一纳米电极和通过纳米间隙与所述第一纳米电极隔开的第二纳米电极；

覆盖所述一对纳米电极和所述纳米间隙的抗蚀剂或介电层；和

包括第二金属的一对纳米柱，每对纳米柱包括第一纳米柱和通过纳米柱间隙与所述第一纳米柱隔开的第二纳米柱，

其中，所述第一纳米柱的底面与所述第一纳米电极物理和电气连接，并且所述第二纳米柱的底面与所述第二纳米电极物理和电气连接，并且

其中，所述第一纳米柱和第二纳米柱各自包括穿过所述抗蚀剂或介电层基本垂直突出的柱，使得仅每个纳米柱的顶面没有被所述抗蚀剂或介电层覆盖。

2.根据权利要求1所述的结构，其中，所述每个纳米柱的顶面：(a)突出超过所述抗蚀剂或介电层的顶面；(b)与所述抗蚀剂或介电层的所述顶面齐平；或(c)凹陷到所述抗蚀剂或介电层的所述顶面下方。

3.根据权利要求1所述的结构，还包括具有第一端和第二端的桥分子，所述桥分子的第一端结合到所述第一纳米柱并且所述桥分子的第二端结合到所述第二纳米柱，桥接所述纳米柱间隙。

4.根据权利要求1所述的结构，其中，所述第一金属包括Al、Cu、Ru、Pt、Pd或Au，并且所述第二金属包括Ru、Pt、Pd或Au。

5.根据权利要求1所述的结构，其中，所述第一金属包括Al，并且所述第二金属包括Ru。

6.根据权利要求1所述的结构，其中，所述一对纳米柱中的至少一个纳米柱的顶面包括蘑菇状突起，所述蘑菇状突起在所述抗蚀剂或介电层的顶面的一部分上方水平延伸所述纳米柱。

7.根据权利要求1所述的结构，其中，所述一对纳米柱中的仅一个纳米柱进一步包括水平部分，所述水平部分延伸跨所述抗蚀剂或介电层的顶面的一部分并且朝向所述一对纳米柱中的另一纳米柱延伸。

8.根据权利要求1所述的结构，其中，所述一对纳米柱中的至少一个纳米柱包括垂直锥形纳米柱，并且其中，所述垂直锥形纳米柱的底部部分的直径大于所述垂直锥形纳米柱的顶部部分。

9.根据权利要求8所述的结构，其中所述一对纳米柱中的两个纳米柱均包括垂直锥形纳米柱。

10.一种方法，包括：

在基板上沉积一对纳米电极，所述一对纳米电极包括第一金属并且包括第一纳米电极和通过纳米间隙与所述第一电极隔开的第二纳米电极；

施加抗蚀剂涂层以在所述一对纳米电极和所述纳米间隙上形成抗蚀剂层，所述抗蚀剂层具有水平暴露的顶面；

对垂直穿过所述抗蚀剂层的一对开孔进行图案化，所述图案化包括每个纳米电极一个孔，每个孔从所述纳米电极的暴露部分开始并从所述纳米电极垂直延伸穿过所述抗蚀剂层，在所述抗蚀剂层的所述水平暴露的顶面处的开口中结束；和

将第二金属沉积到每个孔中以形成一对纳米柱，每个纳米柱形成为所述孔的形状，所述纳米柱具有与所述纳米电极物理和电气接触的底部部分以及靠近、位于或突出于所述抗蚀剂层的所述水平暴露的顶面上方的暴露顶面。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述基板包括Si层以及SiO₂绝缘层，在所述SiO₂绝缘层上沉积所述纳米电极。

12.根据权利要求10所述的方法，在沉积所述第二金属的步骤之后，所述方法还包括以下步骤：平坦化所述抗蚀剂层的所述水平暴露的顶面，使得每个纳米柱的暴露的顶面与所述抗蚀剂层的所述水平暴露的顶面齐平。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，每个纳米柱的暴露的顶面包括圆形形状。