用于十字形精准固态纳米孔的制备工具制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于十字形精准固态纳米孔的制备工具，包括十字形薄膜、电信号放大器、数字源表与控制系统；十字形薄膜的横向两端与竖向两端均连接有加压电路；电信号放大器为两个，分别串联至两个加压电路中；控制系统通过数字源表与两个加压电路相连，控制系统包括控制模块、数据处理模块以及交流脉冲电压模块；交流脉冲电压模块依次通过控制模块以及数据处理模块与数字源表相连。本实用新型专利技术能实现锥度极小的石墨烯纳米孔的制备，能通过十字形薄膜制孔材料实现多通道均匀快速制备纳米孔，同时能实时检测多通道内的离子电流，能通过计算纳米孔的实时孔径控制脉冲电压的施加，从而实现纳米孔的精准制备，在纳米孔制备技术领域具有广泛的前景。

【技术实现步骤摘要】
用于十字形精准固态纳米孔的制备工具
本技术属于固态纳米孔制备
，具体涉及一种用于十字形精准固态纳米孔的制备工具。
技术介绍
随着微纳加工技术水平的提高，在固态薄膜材料上制备出满足单分子检测要求的纳米孔已成为可能。固态纳米孔相较于生物纳米孔具有结构稳定、机械强度高、环境耐受性强、孔径孔型可控以及成本低廉等优势。氮化硅薄膜由于材料的制备较为成熟是最早应用于固态纳米孔制造的一种薄膜材料，而石墨烯材料作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性最强的一种新型纳米材料，其制备出的纳米孔锥度极小且具有良好的离子选择性。目前纳米孔的加工工艺有聚焦离子束、电介质击穿法等。其中，电介质击穿法是一种通过在制备纳米孔的薄膜材料上施加电压并形成击穿电流，根据击穿电流来确定纳米孔孔径的纳米孔制备方法。但目前的技术尚不能实现精准地制备纳米孔，无法准确地制备出目标孔径的纳米孔，因此，针对以上问题研制出一种能够精确地控制所制备的纳米孔的尺寸的制备工具是本领域技术人员所急需解决的难题。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术公开了一种用于十字形精准固态纳米孔的制备工具。为了达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种用于十字形精准固态纳米孔的制备工具，包括十字形薄膜、电信号放大器、数字源表以及控制系统；十字形薄膜的横向两端以及竖向两端均连接有加压电路；电信号放大器的数量为两个，分别串联至两个加压电路中；控制系统通过数字源表与两个加压电路相连，控制系统包括控制模块、数据处理模块以及交流脉冲电压模块；交流脉冲电压模块依次通过控制模块以及数据处理模块与数字源表相连。进一步地，十字形薄膜包括由上至下依次贴合的石墨烯薄膜、氮化硅薄膜以及基底硅层。进一步地，十字形薄膜的横向两端以及竖向两端均设有Au电极；加压电路的两端分别与Au电极相连。进一步地，数字源表为Keithley2600A系列数字源表。本技术提供了一种用于十字形精准固态纳米孔的制备工具，由十字形薄膜、电信号放大器、数字源表以及控制系统组成，其中控制系统由控制模块、数据处理模块以及交流脉冲电压模块组成，交流脉冲电压模块依次通过控制模块以及数据处理模块与数字源表相连，数字源表则与十字形薄膜的横向两端以及竖向两端设置的加压电路相连；本技术通过控制模块由交流脉冲电压模块施加交流脉冲电压，交流脉冲电压由数字源表传输至十字形薄膜横向两端以及竖向两端连接的加压电路中，加压电路中的电信号经过电信号放大器转换成数字信号并放大，且由数字源表接收信号，并通过数据处理模块进行数据的采集和处理。本技术中十字形薄膜的横向两端以及竖向两端均设有Au电极，保证具有优异的电传导性。本技术中的数字源表为Keithley2600A系列数字源表，能够实时检测电路中的电压、电流以及电阻，实现多通道电信号采集，分析并显示电路中的I-V曲线。本技术与现有技术相比，能实现锥度极小的石墨烯纳米孔的制备，能通过十字形薄膜制孔材料实现多通道均匀快速制备纳米孔，同时能实时检测多通道内的离子电流，能通过计算纳米孔的实时孔径控制脉冲电压的施加，从而实现纳米孔的精准制备，在纳米孔制备
具有广泛的前景。附图说明图1、本技术的结构示意图；图2、本技术中十字形薄膜的结构示意图。附图标记列表：十字形薄膜1、石墨烯薄膜1-1、氮化硅薄膜1-2、基底硅层1-3、电信号放大器2、数字源表3、控制系统4、控制模块4-1、数据处理模块4-2、交流脉冲电压模块4-3、加压电路5、Au电极6。具体实施方式以下将结合具体实施例对本技术提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。如图1所示为本技术的结构示意图，本技术为一种用于十字形精准固态纳米孔的制备工具，包括十字形薄膜1、电信号放大器2、数字源表3以及控制系统4。如图2，十字形薄膜1包括由上至下依次贴合的石墨烯薄膜1-1、氮化硅薄膜1-2以及基底硅层1-3，十字形薄膜1的横向两端以及竖向两端均设有Au电极6，十字形薄膜1的横向两端以及竖向两端均连接有加压电路5，加压电路5的两端分别与Au电极6相连。电信号放大器2的数量为两个，分别串联至两个加压电路5中。控制系统4通过数字源表3与两个加压电路5相连，控制系统4包括控制模块4-1、数据处理模块4-2以及交流脉冲电压模块4-3；交流脉冲电压模块4-3依次通过控制模块4-1以及数据处理模块4-2与数字源表3相连。以上数字源表3为Keithley2600A系列数字源表；控制模块4-1由DBMS数据库管理系统组成，数据处理模块4-2由Labview软件构成，包括数据采集、数据存储、数学运算及信号分析功能。采用本技术进行十字形精准固态纳米孔制备的方法如下：步骤1，采用化学气相沉积法在100μm的基底硅层1-3表面沉积50nm厚的氮化硅薄膜1-2；步骤2，将石墨烯薄膜1-1转移到氮化硅薄膜1-2上，形成待加工薄膜材料；步骤3，利用透射电子显微镜的聚焦离子束将石墨烯薄膜切割成十字形结构；步骤4，使用湿法刻蚀方法在基底硅层1-3上依据石墨烯薄膜1-1的十字形结构刻蚀出20μm×20μm的窗口，使上层待加工薄膜悬空在基底硅层1-3上；步骤5，采用电介质击穿法在十字形薄膜两端施加脉冲电压制备纳米孔，将待加工薄膜—硅层平台完全浸入到电介质溶液中，通过控制系统4由低到高的施加交流脉冲电压并由数字源表3传输到十字形薄膜1两端的电极中，电路中的电信号经过电信号放大器2转换成数字信号并放大，由数字源表3接收信号，实时检测电路中的电压、电流、电阻，分析显示电路中的I-V曲线，最后通过控制系统4进行数据的采集和处理，根据I-V曲线拟合出的纳米孔实时电导与电导计算公式，机控制系统4计算出纳米孔的实时孔径并显示出来，当机控制系统4显示的纳米孔实时孔径达到10nm时，便停止施加脉冲电压，此时，在石墨烯薄膜1-1上便形成一个孔径为10nm左右的纳米孔。最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于十字形精准固态纳米孔的制备工具，其特征在于：包括十字形薄膜（1）、电信号放大器（2）、数字源表（3）以及控制系统（4）；所述十字形薄膜（1）的横向两端以及竖向两端均连接有加压电路（5）；所述电信号放大器（2）的数量为两个，分别串联至两个加压电路（5）中；所述控制系统（4）通过数字源表（3）与两个加压电路（5）相连，控制系统（4）包括控制模块（4-1）、数据处理模块（4-2）以及交流脉冲电压模块（4-3）；所述交流脉冲电压模块（4-3）依次通过控制模块（4-1）以及数据处理模块（4-2）与数字源表（3）相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于十字形精准固态纳米孔的制备工具，其特征在于：包括十字形薄膜（1）、电信号放大器（2）、数字源表（3）以及控制系统（4）；所述十字形薄膜（1）的横向两端以及竖向两端均连接有加压电路（5）；所述电信号放大器（2）的数量为两个，分别串联至两个加压电路（5）中；所述控制系统（4）通过数字源表（3）与两个加压电路（5）相连，控制系统（4）包括控制模块（4-1）、数据处理模块（4-2）以及交流脉冲电压模块（4-3）；所述交流脉冲电压模块（4-3）依次通过控制模块（4-1）以及数据处理模块（4-2）与数字源表（3）相连。


2....

【专利技术属性】
技术研发人员：马冬琴，伍根生，马晨波，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32