Разработка и изготовление сенсора заряда для секвенатора ДНК на основе предельно малого нанопровода из кремния

Сейчас одним из наиболее перспективных методов создания сенсоров электрического заряда с субэлектронной чувствительностью и широким диапазоном рабочих температур от милликельвин до комнатной является изготовление полупроводникового нанопровода. Высокая чувствительность и комнатная рабочая температура необходимы для нормальной работы таких инновационных устройств, как эффективный, быстрый и недорогой секвенатор ДНК зарядового типа. Целью настоящей работы является разработка и изготовление сенсоров электрического заряда на основе кремниевых нанопроводов с толщиной менее 20 нм, шириной 30-50 нм со сформированными на них площадками для иммобилизации одиночных молекул ДНК-полимеразы. Образцы изготавливались на подложках КНИ с применением фото- и электронной литографии, ионно-плазменного травления и жидкостного травления, магнетронного и электронно-лучевого напыления. Для реализации предельно малых кремниевых нанопроводов с площадками для иммобилизации молекул полимеразы были разработаны три способа: 1) формирование одиночной золотой точки на нанотранзисторе в результате их точного совмещения при экспонировании точки; 2) формирование одиночной точечной площадки и канала-нанопровода методом теневого напыления; 3) напыление предельно тонкой несплошной гранулированной пленки золота на область формирования нанопровода. Измерения электронного транспорта через изготовленные нанотранзисторы показали, что их сопротивления, лежащие в диапазоне 1-2 ГОм, сильно зависят от напряжения на затворе. Зарядовая чувствительность сенсоров менее 1 е/Гц^(1/2). По оценке, такой чувствительности может быть достаточно для регистрации выброса одиночного протона при встраивании единичного нуклеотида в ДНК.