[发明专利]DNA测序装置及制作方法

摘要

本发明提供了一种DNA测序装置及制作方法,该装置主要包括置于双面抛光单晶硅片上的二氧化硅薄膜，该二氧化硅薄膜顶部生长有氮化硅薄膜，在氮化硅薄膜上制备底层接触电极。在底层接触电极上方覆盖有底层石墨烯微带，在底层石墨烯微带上方覆盖有六方氮化硼微带，在六方氮化硼微带上方覆盖有顶层石墨烯微带，底层石墨烯微带、六方氮化硼微带和顶层石墨烯微带构成了一个石墨烯—六方氮化硼—石墨烯异质结构，并刻蚀石墨烯—六方氮化硼—石墨烯纳米孔。该装置解决了常规固态纳米孔通道太长导致测序分辨率难以达到单个碱基的问题，克服了隧穿电流DNA测序法中隧穿电极难以制作的问题。这些优点为实现单碱基分辨率、直接纳米孔测序奠定了基础。

主权项

一种DNA测序装置，其特征在于，包括：设置于双面抛光单晶硅片上的底层接触电极，在底层接触电极上方覆盖有底层石墨烯微带，在底层石墨烯微带上方覆盖有六方氮化硼微带，在六方氮化硼微带上方覆盖有顶层石墨烯微带，底层石墨烯微带、六方氮化硼微带和顶层石墨烯微带构成了一个石墨烯—六方氮化硼—石墨烯异质结构，在石墨烯—六方氮化硼—石墨烯异质结中心刻蚀石墨烯—六方氮化硼—石墨烯纳米孔；还包括置于双面抛光单晶硅片上的二氧化硅薄膜，该二氧化硅薄膜顶部生长有氮化硅薄膜，在氮化硅薄膜上刻蚀有矩形窗口，在氮化硅薄膜上利用光刻和热蒸发或电子束蒸发技术制备铬/金底层接触电极；利用光刻和等离子体刻蚀技术图形化石墨烯—六方氮化硼—石墨烯异质结构，利用光刻和热蒸发或电子束蒸发技术在顶层石墨烯微带上方制备两个顶层接触电极，利用聚焦电子束或聚焦离子束技术在悬浮的石墨烯—六方氮化硼—石墨烯异质结中心刻蚀一个亚10nm的石墨烯—六方氮化硼—石墨烯纳米孔；在单晶硅片的背面利用双面光刻、感应耦合等离子体或各向异性湿法刻蚀技术制作微腔，测序反应腔中填充有电解质溶液，反应腔用于支撑上层的氮化硅薄膜以及石墨烯—六方氮化硼—石墨烯异质结；底层接触电极接正电位，位于石墨烯—六方氮化硼—石墨烯纳米孔左、右两侧的顶层接触电极分别接正电位和负电位；底层接触电极、顶层右侧接触电极、纵向微弱隧穿电流测量设备和可变电压源构成纵向隧穿电流测量回路；分布在石墨烯—六方氮化硼—石墨烯纳米孔左右两边的一对顶层接触电极、横向微弱隧穿电流测量设备和可变电压源构成横向隧穿电流测量回路；置于单晶硅片上方的铂电极接正电位，置于单晶硅片下方的铂电极接负电位，铂电极、微弱离子电流测量设备和可变电压源构成微弱离子电流测量回路。