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第三代纳米孔DNA测序随着MEMS工艺的不断成熟取得越来越大的进展,但DNA过纳米孔速度过快,信号复杂等难题还是阻碍着其进一步的研究。随着利用光诱导介电泳(ODEP)的微纳米生物粒子操纵技术研究的不断发展,通过光诱导介电泳力来实现对DNA实时操控,控制其过纳米孔的速率是一个具有重大意义的研究方向。光诱导介电泳芯片中关键部分在于其光电导层薄膜一氢化非晶硅薄膜(a-Si:H),a-Si:H薄膜的电学性质和微观结构决定了光诱导介电泳操控微纳米粒子的效果。因此,制备出具有良好电学性质和表面结构的氢化非晶硅薄膜具有十分必要性。传统的a-Si:H薄膜利用等离子化学气相沉积(PECVD)法制备,由于沉积速率低、反应气体危险性大等缺点,我们利用磁控溅射工艺简单、沉积温度低、薄膜附着性好等优点,本文研究了磁控溅射工艺制备的a-Si:H薄膜电学性能和微结构,旨在探索出制备最佳性能的a-Si:H薄膜,并用于光诱导介电泳芯片中。本文主要开展以下几个方面的研究:(1)磁控溅射的溅射功率、沉积气压、沉积温度对a-Si:H薄膜微观结构以及薄膜沉积速率的影响。利用Raman光谱、AFM显微镜表征了薄膜特性,从表征结果得知,薄膜的溅射速率在一定范围内随着功率增大、气压减弱、温度增高而增大,呈现出抛物线的特点。薄膜的表面粗糙度随着溅射功率的增大、气压增强,温度降低而增大。综合实验现象,我们总结出溅射功率为150W,溅射氢气分压为3Pa,溅射温度为250℃时,沉积的薄膜表面形貌最佳,沉积速率也最快。(2)不同硼掺杂浓度对薄膜性质的影响。随着硼掺杂浓度的增大,薄膜缺陷态增加、电导率增加。综合实验,我们总结硼掺杂量为0.03%时,薄膜电学性能最好,表面结构最佳。(3)a-Si:H薄膜具有不稳定性,光照、氧化、温度都对薄膜新能有较大影响。(4)研究了一种固态纳米孔的制备工艺和方法,并通过实验测量和数值计算研究了不同浓度下离子的输运情况。然后利用这种方法制备的氮化硅纳米孔进行DNA过孔实验,实现了 DNA通过纳米孔时时间与姿态的辨识,表明该纳米孔芯片可以用于光诱导介电泳DNA测序芯片的研制。(5)利用ANSYS有限元软件对光诱导介电泳芯片进行有限元仿真。研究在光照条件下,氢化非晶硅薄膜芯片对DNA过纳米孔电场以及电场力的影响。