[发明专利]一种零模波导器件及其制备方法

说明书

本发明提供一种零模波导器件及其制备方法，零模波导器件包括：透明衬底，透明衬底包括底部衬底层和位于底部衬底层上的若干个凸台层，凸台层的侧壁表面与凸台层朝向底部衬底层的底面呈锐角；纳米孔阵列层，纳米孔阵列层设置于凸台层背离底部衬底层的一侧表面，纳米孔阵列层中具有若干个纳米孔，纳米孔与凸台层一一对应设置；反射膜层，反射膜层位于凸台层的侧壁表面，降低了零模波导器件对检测数据的分析难度。

技术领域

本发明涉及荧光检测技术领域，具体涉及一种零模波导器件及其制备方法。

背景技术

在传统的单分子荧光研究中，普通的光学设备都受到光学衍射极限的限制，观测体积大约为飞升量级。为了在观测体积内只有一个荧光分子，需要将溶液稀释到纳摩尔至皮摩尔每升量级的浓度。但是在生物体系中，大多数酶在正常工作时配体浓度都远远高于普通衍射极限光学设备能够检测的范围，一般在微摩尔至毫摩尔每升量级。当配体的浓度低于正常浓度范围时，酶的动力学基质及其催化反应过程可能受到影响。因此，为了保证在正常不浓度的生物环境中观测到单个分子，光学观测体积至少要减少3-6个数量级。同时，观测体积的减少可以有效缩短分子在观测体积内的扩散时间，对于改善单分子检测时的时间分辨率具有积极作用。零模波导(zero-mode waveguide，ZMW)作为一种新型的单分子检测器件，在减小光学设备的观测体积及提高检测通量方面均有极好的效果。

然而，现有零模波导器件的检测数据的分析难度较大。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有零模波导器件检测结果的检测数据的分析难度较大的缺陷，从而提供一种零模波导器件及其制备方法。

本发明提供一种零模波导器件，包括：透明衬底，所述透明衬底包括底部衬底层和位于所述底部衬底层上的若干个凸台层，所述凸台层的侧壁表面与所述凸台层朝向底部衬底层的底面呈锐角；纳米孔阵列层，所述纳米孔阵列层设置于所述凸台层背离所述底部衬底层的一侧表面，所述纳米孔阵列层中具有若干个纳米孔，所述纳米孔与所述凸台层一一对应设置；反射膜层，所述反射膜层位于所述凸台层的侧壁表面。

可选的，所述凸台层的侧壁表面与所述凸台层朝向底部衬底层的底面之间的夹角为60°-80°。

可选的，所述凸台层的高度为2μm-8μm。

可选的，所述反射膜层的反射率为92％～98％。

可选的，所述反射膜层的材料包括铝。

可选的，所述反射膜层的厚度为100nm-200nm。

可选的，所述纳米孔的直径为30nm－250nm，所述纳米孔的深度为100nm－400nm。

本发明还提供一种零模波导器件的制备方法，包括：形成透明衬底，所述透明衬底包括底部衬底层和位于所述底部衬底层上的若干个凸台层，所述凸台层的侧壁表面与所述凸台层朝向底部衬底层的底面呈锐角；在所述凸台层背离所述底部衬底层的一侧表面形成纳米孔阵列层，所述纳米孔阵列层中具有若干个纳米孔，所述纳米孔与所述凸台层一一对应设置；在所述凸台层的侧壁表面形成反射膜层。

可选的，形成所述透明衬底和所述纳米孔阵列层的步骤包括：提供初始透明衬底；在所述初始透明衬底的一侧表面形成初始金属层，所述初始金属层中具有若干间隔的纳米孔；形成第一掩膜层，第一掩膜层位于所述纳米孔中和纳米孔周围的部分初始金属层上且暴露出相邻纳米孔之间的部分初始金属层；以所述第一掩膜层为掩膜对所述初始金属层和部分厚度的所述初始透明衬底进行第一刻蚀，使所述初始金属层形成所述纳米孔阵列层，且使所述初始透明衬底形成所述透明衬底；

进行所述第一刻蚀之后，去除所述第一掩膜层；在进行所述第一刻蚀之后，且在去除所述第一掩膜层之前，形成所述反射膜层。