[发明专利]一种限域介电击穿固态纳米孔器件的制备方法及其产品和应用

权利要求书

1.一种限域介电击穿固态纳米孔器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)双面刻蚀纳米沟道制备限域超薄薄膜：将预处理后吹干的薄膜基底置于聚焦离子束加工的真空腔内，采用镓离子束进行加工，在所述薄膜基底正面以及反面加工形成空间上相交的纳米级沟道，实现薄膜材料减薄，形成纳米级限域超薄薄膜；

(2)限域介电击穿制备固态纳米孔器件：将经过等离子体清洗去除表面有机污染和杂质的所述纳米级限域超薄薄膜窗口载入flow cell腔室，在所述腔室两侧分别注满电解液，利用电压源表，基于介电击穿技术，使用定制化Labview程序制备纳米孔即可得到所述限域介电击穿固态纳米孔器件；

所述电解液为浓度为0.1～3M的KCl溶液、MgCl₂溶液或CaCl₂溶液中的任意一种或几种；

步骤(1)中，所述预处理具体为：采用乙醇和去离子水分别将所述薄膜基底浸泡1～2h，然后等离子体处理5～10min，以去除样品表面的有机污染以及杂质；所述镓离子束进行加工过程中镓离子束加工的参数为：离子束每剂量体积为2.7E^-1μm²/nC，持续时间为1～100ms；所述纳米级沟道的宽度为30～500nm、长度为0.1～5μm、深度为10～500nm；所述薄膜基底上纳米级沟道相交之处的薄膜基底的厚度为2～5nm；

步骤(2)中，所述等离子体清洗去除表面有机污染的具体方法为：将所述纳米沟道双面刻蚀超薄薄膜依次置入乙醇和去离子水中静置1h，以10～30W的功率进行等离子体清洗10～40s，去除所述限域纳米级薄膜窗口表面的污染物、杂质以及降低样品电容。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述薄膜基底为氮化硅薄膜、二氧化硅薄膜或氧化铝薄膜中的任意一种或任意两种的叠加，所述薄膜基底的厚度为30～1000nm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述吹干采用氮气吹干。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述制备纳米孔具体为：使用介电击穿法的电流模式制备纳米孔，所述电流模式中初始电流值为1E^-9～1E^-7A、步长为1E^-9～1E^-8A。

5.根据权利要求1～4任一项所述制备方法制备得到的限域介电击穿固态纳米孔器件。

6.权利要求5所述限域介电击穿固态纳米孔器件在单分子检测和电流调制分析方面的应用。