CN112300913A - 一种dna测序装置、固态纳米孔阵列及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种DNA测序装置、固态纳米孔阵列及其制备方法，包括：固态纳米阵列包括在硅片上刻蚀若干个金字塔，在每一个金字塔下方生长有氧化硅，在氧化硅下方沉积有氮化硅，在氮化硅下方蒸镀有第一金属电极；每个金字塔的两侧蒸镀有第二金属电极，相邻金字塔两侧第二金属电极之间形成一倒金字塔形微腔，每个倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔，每个固态纳米孔构成固态纳米孔阵列；第一金属电极、可变电阻、电流测量装置以及电源、第二金属电极构成若干路纵向微弱电流测量回路；通过调节可变电阻，电流测量装置测量纵向微弱电流测量回路的纵向微弱电流对通过固态纳米孔阵列的DNA序列进行测序。通过本发明实施例，可以提高DNA测序精度和测序效率。

Description

一种DNA测序装置、固态纳米孔阵列及其制备方法
技术领域
本发明涉及基因检测领域，特别涉及一种DNA测序装置、固态纳米孔阵列及其制备方法。
背景技术
自从二十多年前问世以来，纳米孔传感器已经发展成为用于单分子研究的强大工具。并且，由于其低成本、可靠、检测快速的特点，纳米孔传感器成为当前最流行的DNA(DeoxyriboNucleic Acid，脱氧核糖核酸)测序方法，有望大幅提高基因测序的速度并降低基因测序的成本。
单孔固态纳米孔DNA测序装置存在一次仅能测试一种DNA序列，并且多次使用后容易出现拥堵现象，从而降低测试效率。因此，多孔的固态纳米孔阵列传感器的潜力与应用越来越受到重视。
然而，传统的固态纳米孔阵列DNA测序装置也面临一些以下问题。
首先，传统的固态纳米孔阵列的制作方法通常采用的是在硅材料上直接制作，而硅材料的纳米孔通道长度过长，达到5nm以上，当多个碱基依次通过时测序电流变化过长。
其次，由于采用的是外接电极的方法，传统的固态纳米孔阵列DNA测序电极的制作方法较为复杂且存在着诸如影响检测稳定性、运输安装不便、增加成本等缺点。
再次，传统的固态纳米孔阵列DNA测序装置通常一次仅能测试同一种基因序列。
最后，传统的固态纳米孔阵列DNA测序装置由于DNA通过纳米孔的流速太快，因此普遍存在碱基检测识别率不高的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供的一种DNA测序装置、固态纳米孔阵列及其制备方法，通过形成一种金属电极-氮化硅纳米孔-金属电极的三维封装的固态纳米孔阵列结构，缩短了纳米孔通道，使得DNA测序可以分辨到单个碱基，提高测序精度，并且可以一次测试同多种基因序列，提高测序效率。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本发明实施例的一个方面，提供的一种DNA测序装置，包括固态纳米孔阵列、若干个可变电阻、若干个电流测量装置和电源；其中：
所述固态纳米阵列包括：在硅片上刻蚀若干个金字塔，在每一个金字塔下方生长有氧化硅，在氧化硅下方沉积有氮化硅，在氮化硅下方蒸镀有第一金属电极；每个金字塔的两侧蒸镀有第二金属电极，相邻金字塔两侧第二金属电极之间形成一倒金字塔形微腔，每个倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔，所有固态纳米孔构成固态纳米孔阵列；
所述第一金属电极、可变电阻、电流测量装置以及电源、第二金属电极构成若干路纵向微弱电流测量回路；通过调节所述可变电阻，所述电流测量装置测量纵向微弱电流测量回路的纵向微弱电流对通过固态纳米孔阵列的DNA序列进行测序。
根据本发明实施例的另一个方面，提供的一种固态纳米阵列，包括：在硅片上刻蚀若干个金字塔，在每一个金字塔下方生长有氧化硅，在氧化硅下方沉积有氮化硅，在氮化硅下方蒸镀有第一金属电极；每个金字塔的两侧蒸镀有第二金属电极，相邻金字塔两侧第二金属电极之间形成一倒金字塔形微腔，每个倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔，所有固态纳米孔构成固态纳米孔阵列。
根据本发明实施例的另一个方面，提供的一种固态纳米孔阵列的制备方法，所述方法包括：
在硅片的底部上生成一层氧化硅；
在氧化硅上沉积氮化硅；
在氮化硅上蒸镀第一金属电极；
在硅片的顶部刻蚀若干个金字塔，形成金字塔阵列；
在相邻金字塔的塔底之间形成一固态纳米孔，在金字塔阵列中的相邻金字塔的塔底之间形成固态纳米孔阵列；
在硅片的每个金字塔的两侧蒸镀第二金属电极；
在每个金字塔塔顶形成的第二金属电极的凹槽中生长一层氧化硅。
与相关技术相比，本发明实施例提供的一种DNA测序装置、固态纳米孔阵列及其制备方法，所述DNA测序装置包括固态纳米孔阵列、若干个可变电阻、若干个电流测量装置和电源；其中：所述固态纳米阵列包括：在硅片上刻蚀若干个金字塔，在每一个金字塔下方生长有氧化硅，在氧化硅下方沉积有氮化硅，在氮化硅下方蒸镀有第一金属电极；每个金字塔的两侧蒸镀有第二金属电极，相邻金字塔两侧第二金属电极之间形成一倒金字塔形微腔，每个倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔，所有固态纳米孔构成固态纳米孔阵列；所述第一金属电极、可变电阻、电流测量装置以及电源、第二金属电极构成若干路纵向微弱电流测量回路；通过调节所述可变电阻，所述电流测量装置测量纵向微弱电流测量回路的纵向微弱电流对通过固态纳米孔阵列的DNA序列进行测序。通过本发明实施例，通过利用金属电极(金属电极铬/金)、硅、氧化硅、氮化硅材料形成一种金属电极-氮化硅纳米孔-金属电极(MPM)的三维封装的固态纳米孔阵列结构，即在硅片上刻蚀若干个金字塔形成金字塔阵列，相邻金字塔的两侧第二金属电极(金属电极铬/金)之间形成一倒金字塔形微腔，每一行和每一列中都形成有n个倒金字塔微腔，形成n×n个倒金字塔微腔，每个倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔，从而形成n×n固态纳米孔阵列；所述固态纳米孔阵列分别与若干个可变电阻、若干个电流测量装置和电源构成若干路纵向微弱电流测量回路；通过调节所述可变电阻，所述电流测量装置测量纵向微弱电流测量回路的纵向微弱电流对通过固态纳米孔阵列的DNA序列进行测序。本实施例采用固态纳米孔，相比生物分子纳米孔，提高了稳定性且更易控制孔径；本实施例采用氮化硅纳米孔，相比常规硅材料固态纳米孔阵列，缩短了纳米孔通道，使得DNA测序可以分辨到单个碱基。本实施例采用固定电极的方法测纳米孔纵向离子电流，有更强的稳定性，并提高测序精度，具有降低成本、体积更小、携带方便等特点，可以解决传统探针测量法存在离子电流阻塞法信噪比低、易受外界环境干扰等问题。并且，本实施例采用可变电阻调节金属电极之间的电压，通过观察纵向微弱电流，从而可以一次测试同多种基因序列，提高测序效率，可以解决传统的固态纳米孔阵列DNA测序装置一次仅能测试同一种基因序列的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种DNA测序装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种固态纳米孔阵列的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种固态纳米孔阵列制备方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种固态纳米孔阵列制备方法的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅以解释本发明，并不用于限定本发明。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
在一个实施例中，如图1所示，本发明提供一种基于三维封装的固态纳米孔阵列DNA测序装置，所述DNA测序装置包括固态纳米孔阵列10、若干个可变电阻20、若干个电流测量装置30和电源40；其中：
所述固态纳米孔阵列10分别与若干个可变电阻20、若干个电流测量装置30和电源40构成若干路纵向微弱电流测量回路；
通过调节所述可变电阻20，所述电流测量装置30测量纵向微弱电流测量回路的纵向微弱电流对通过固态纳米孔阵列10的DNA序列进行测序。
其中，所述固态纳米阵列10包括：一硅片11，在硅片11上刻蚀若干个金字塔111，形成金字塔阵列，在每一个金字塔111下方生长有氧化硅112，在氧化硅112下方沉积有氮化硅113，在氮化硅113下方蒸镀有第一金属电极114形成正电极；
每个金字塔111的两侧蒸镀有第二金属电极116形成负电极，相邻金字塔111的两侧第二金属电极116之间形成一倒金字塔形微腔115，每个倒金字塔形微腔115的塔顶形成一固态纳米孔117，每个倒金字塔形微腔115塔顶形成的固态纳米孔117构成固态纳米孔阵列。
所述第一金属电极114、可变电阻20、电流测量装置30以及电源40、第二金属电极116构成一路纵向微弱电流测量回路；具体为：第二金属电极116、电流测量装置30依次串接后连接至电源40的负极，第一金属电极114连接至电源40的正极，构成一路纵向微弱电流测量回路。通过调节可变电阻20，所述电流测量装置30测量该路纵向微弱电流测量回路的纵向微弱电流对通过与该路纵向微弱电流测量回路关联的固态纳米孔117的DNA序列进行测序。
同理，另一所述第一金属电极114、可变电阻20、电流测量装置30以及电源40、第二金属电极116构成另外一路纵向微弱电流测量回路。据此构成若干路纵向微弱电流测量回路。通过调节若干可变电阻，若干所述电流测量装置13分别测量与该可变电阻连接的纵向微弱电流测量回路的纵向微弱电流，就可以对通过该固态纳米孔阵列的DNA序列进行测序。
优选地，所述电流测量装置30为皮安级电流表。所述电源40的偏置电压为0.05～0.2V。
优选地，所述硅片11的厚度为175微米(μm)，所述氧化硅112的厚度为1500纳米(nm)，所述氮化硅113的厚度为40纳米。
优选地，所述固态纳米孔117的直径为1.5～10纳米。
优选地，在硅片11的金字塔111两侧的第二金属电极116中间有氧化硅119隔开。
优选地，所述第一金属电极114和所述第二金属电极116是金属电极铬/金。
优选地，在所述固态纳米孔阵列10的外侧采用聚二甲基硅氧烷119包围形成一空腔118，所述空腔118中填充有电解液。优选地，所述电解液为KCl、Na Cl或Li Cl溶液，其浓度为0.8～1.5mol/L，pH值为8.0。
在本实施例中，通过利用金属电极(金属电极铬/金)、硅、氧化硅、氮化硅材料形成一种金属电极-氮化硅纳米孔-金属电极(MPM)的三维封装的固态纳米孔阵列结构，即在硅片上刻蚀若干个金字塔形成金字塔阵列，相邻金字塔的两侧第二金属电极(金属电极铬/金)之间形成一倒金字塔形微腔，每一行和每一列中都形成有n(n为整数)个倒金字塔微腔，形成n×n个倒金字塔微腔，每个倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔，从而形成n×n固态纳米孔阵列；所述固态纳米孔阵列分别与若干个可变电阻、若干个电流测量装置和电源构成若干路纵向微弱电流测量回路；通过调节所述可变电阻，所述电流测量装置测量纵向微弱电流测量回路的纵向微弱电流对通过固态纳米孔阵列的DNA序列进行测序。本实施例采用固态纳米孔，相比生物分子纳米孔，提高了稳定性且更易控制孔径；本实施例采用氮化硅纳米孔，相比常规硅材料固态纳米孔阵列，缩短了纳米孔通道，使得DNA测序可以分辨到单个碱基。本实施例采用固定电极的方法测纳米孔纵向离子电流，有更强的稳定性，并提高测序精度，具有降低成本、体积更小、携带方便等特点，可以解决传统探针测量法存在离子电流阻塞法信噪比低、易受外界环境干扰等问题。并且，本实施例采用可变电阻调节金属电极之间的电压，通过观察纵向微弱电流，从而可以一次测试同多种基因序列，提高测序效率，可以解决传统的固态纳米孔阵列DNA测序装置一次仅能测试同一种基因序列的问题。
在一个实施例中，如图2所示，本发明提供一种基于三维封装的固态纳米孔阵列，所述态纳米孔阵列10包括：一硅片11，在硅片11上刻蚀若干个金字塔111，形成金字塔阵列，在每一个金字塔111下方生长有氧化硅112，在氧化硅112下方沉积有氮化硅113，在氮化硅113下方蒸镀有第一金属电极114形成正电极；
每个金字塔111的两侧蒸镀有第二金属电极116形成负电极，相邻金字塔111的两侧第二金属电极116之间形成一倒金字塔形微腔115，每个倒金字塔形微腔115的塔顶形成一固态纳米孔117，每个倒金字塔形微腔115塔顶形成的固态纳米孔117构成固态纳米孔阵列。
优选地，所述硅片11的厚度为175微米，所述氧化硅112的厚度为1500纳米，所述氮化硅113的厚度为40纳米。
优选地，所述固态纳米孔117的直径为1.5～10纳米。
优选地，在硅片11的金字塔111两侧的第二金属电极116中间有氧化硅119隔开。
优选地，所述第一金属电极114和所述第二金属电极116是金属电极铬/金。
优选地，在所述固态纳米孔阵列10的外侧采用聚二甲基硅氧烷119包围形成一空腔118，所述空腔118中填充有电解液。优选地，所述电解液为KCl、Na Cl或Li Cl溶液，其浓度为0.8～1.5mol/L，pH值为8.0。
在本实施例中，通过利用金属电极(金属电极铬/金)、硅、氧化硅、氮化硅材料形成一种金属电极-氮化硅纳米孔-金属电极(MPM)的三维封装的固态纳米孔阵列结构，即在硅片上刻蚀若干个金字塔形成金字塔阵列，相邻金字塔的两侧第二金属电极(金属电极铬/金)之间形成一倒金字塔形微腔，每一行和每一列中都形成有n个倒金字塔微腔，形成n×n个倒金字塔微腔，每个倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔，从而形成n×n固态纳米孔阵列。本实施例采用固态纳米孔，相比生物分子纳米孔，提高了稳定性且更易控制孔径；本实施例采用氮化硅纳米孔，相比常规硅材料固态纳米孔阵列，缩短了纳米孔通道，使得DNA测序可以分辨到单个碱基。本实施例的固态纳米孔阵列，可以一次测试同多种基因序列，提高测序效率。
需要说明的是，上述固态纳米孔阵列实施例与DNA测序装置实施例属于同一构思，其具体实现过程详见DNA测序装置实施例，且DNA测序装置实施例中的技术特征在所述固态纳米孔阵列实施例中均对应适用，这里不再赘述。
在一个实施例中，如图3和图4所示，本发明提供一种基于三维封装的固态纳米孔阵列的制备方法，包括：
S1、在硅片11的底部生成一层氧化硅112，包括：
用RCA工艺清洁硅片，采用去离子水冲洗，然后旋转干燥。优选地，所述硅片11的厚度为175微米，直径为100毫米。
将硅片11放置于离子体增强化学气相沉积(PECVD)炉内。
采用湿HCl氧化工艺在硅片11的底部生长一层氧化硅112。优选地，所述氧化硅112的厚度为1500纳米。该氧化硅的厚度用菲涅米斯F40光学测量系统检查。如图4(1)所示。
S2、在氧化硅112上沉积一层氮化硅113，包括：
在PEVCD炉内，以预定速率在氧化硅112表面上沉积一层氮化硅113。优选地，所述预定速率为0.7nm/sec，所述氮化硅113的厚度为80nm。该氮化硅的厚度用菲涅米斯F40光学测量系统检查。如图4(2)所示。
S3、在氮化硅113上蒸镀第一金属电极114，包括：
采用等离子体工艺清洗硅片，去除残留的水，包括：在Glenn 1000等离子灰化器的400W氧等离子体中清洗硅片10分钟，以去除残留的水。
在氮化硅113的顶部旋涂光刻胶4，并进行烘烤，包括：通过以5000RPM的速度进行两次自旋60秒钟，将光刻胶4旋涂在氮化硅3的顶部，并在180摄氏度的烤箱中烘烤60秒。如图4(3)所示。
对硅片进行曝光，将曝光完成的硅片浸泡在氢氧化四甲基胺中显影，得到所需的正方形图案，再用DI Water定影；包括：使用OAI-500红外线双面对准曝光机进行曝光6秒，将曝光完的硅片浸泡在氢氧化四甲基胺2.38％(AZ-300)中显影20秒，剩下所需边长为0.8～1.5mm的正方形图案，再用DI Water定影。如图4(4)所示。
在氮化硅113上蒸镀第一金属电极114，包括：使用热蒸镀机在氮化硅113上进行蒸镀，蒸镀第一金属电极114，完成一面金属电极。优选地，所述第一金属电极114为金属电极铬/金，第一金属电极铬/金的厚度为20nm/50nm(即铬/金的厚度为20nm/50nm)。如图4(5)所示。
S4、在硅片11的顶部刻蚀若干个金字塔111，形成金字塔阵列；包括：
在硅片11的顶部旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯5(PMMA)的涂层，包括：将聚甲基丙烯酸甲酯5(PMMA)的涂层旋涂在硅片11的顶部，然后在115摄氏度下烘烤60秒。如图4(6)所示。
对硅片进行曝光，将曝光完成的硅片浸泡在氢氧化四甲基胺中显影，得到所需图案，再用DI Water定影；包括：使用OAI-500红外线双面对准曝光机进行曝光6秒，将曝光完的硅片浸泡在氢氧化四甲基胺2.38％(AZ-300)中显影20秒，剩下所需图案，再用DI Water定影。如图4(7)所示。
将硅片浸入特定溶液中，在硅片刻蚀若干个金字塔111，形成金字塔阵列；包括：将硅片浸入90摄氏度特别制备的30wt KOH的溶液中约4小时，KOH溶液在硅内部相对于表面以54.74度的角度刻蚀若干个金字塔111，形成金字塔阵列；然后将硅片在食人鱼溶液(H2SO4:H2O2＝1:1)中清洗5分钟。如图4(8)所示。
S5、在相邻金字塔111的塔底之间形成一固态纳米孔117，在金字塔阵列中的相邻金字塔的塔底之间形成固态纳米孔阵列；包括：
使用缓冲氧化物蚀刻(BOE)去除氧化硅112，留下一层独立的氮化硅113层。如图4(9)所示。
在第一金属电极114的顶部旋涂聚甲基丙烯酸甲酯5(PMMA)的涂层，包括：将聚甲基丙烯酸甲酯5(PMMA)的涂层旋涂在第一金属电极114的顶部，然后在115摄氏度下烘烤60秒。如图4(10)所示。
对硅片进行曝光，将曝光完成的硅片浸泡在氢氧化四甲基胺中显影，得到所需图案，再用DI Water定影；包括：使用OAI-500红外线双面对准曝光机进行曝光6秒，将曝光完的硅片浸泡在氢氧化四甲基胺2.38％(AZ-300)中显影20秒，剩下所需图案，再用DI Water定影。如图4(11)所示。
将硅片进行电子束曝光，在相邻金字塔111的塔底之间形成一固态纳米孔117，在金字塔阵列中的相邻金字塔的塔底之间形成固态纳米孔阵列；包括：将硅片使用加装Nanometer Pattern Generation System(NPGS)系统之扫描式电子显微镜(scanningelectron microscope,SEM)按照预设的固态纳米孔洞图形进行电子束曝光，以在相邻金字塔111的塔底之间形成一固态纳米孔117，在金字塔阵列中的相邻金字塔的塔底之间形成固态纳米孔阵列；其中，所述预设的固态纳米孔洞图形是使用Design CAD设计所需的固态纳米孔洞图形。如图4(12)所示。
在上述实施例中，相邻金字塔111的塔底之间会形成一倒金字塔形微腔115，若干个金字塔111的相邻两金字塔的塔底之间共形成n×n个倒金字塔微腔115，每个倒金字塔形微腔115的塔顶形成一固态纳米孔117，n×n个倒金字塔微腔115形成n×n固态纳米孔阵列。
S6、在硅片11的每个金字塔111的两侧蒸镀第二金属电极116，包括：
在硅片11的两侧旋涂聚甲基丙烯酸甲酯5(PMMA)的涂层，包括：将聚甲基丙烯酸甲酯5(PMMA)的涂层旋涂在硅片11的两侧，然后在115摄氏度下烘烤60秒。如图4(13)所示。
对硅片进行曝光，将曝光完成的硅片浸泡在氢氧化四甲基胺中显影，得到所需图案，再用DI Water定影；包括：使用OAI-500红外线双面对准曝光机进行曝光6秒，将曝光完的硅片浸泡在氢氧化四甲基胺2.38％(AZ-300)中显影20秒，剩下所需图案，再用DI Water定影。如图4(14)所示。
在硅片的每个金字塔111的两侧蒸镀第二金属电极116，包括：使用热蒸镀机在硅片11的每个金字塔111的两侧进行蒸镀，蒸镀第二金属电极116，完成另一面金属电极。优选地，所述第二金属电极116为金属电极铬/金，第二金属电极铬/金的厚度为10nm/20nm(即铬/金的厚度为10nm/20nm)。如图4(15)所示。
去除剩余的聚甲基丙烯酸甲酯5。如图4(16)所示。
S7、在每个金字塔111塔顶形成的第二金属电极116的凹槽中生长一层氧化硅119。如图4(17)所示。
在本实施例中，通过利用金属电极(金属电极铬/金)、硅、氧化硅、氮化硅材料设计形成一种金属电极-氮化硅纳米孔-金属电极(MPM)的固态纳米孔阵列结构，即在硅片上刻蚀若干个金字塔形成金字塔阵列，相邻金字塔11的两侧第二金属电极铬/金6之间形成一倒金字塔形微腔9，每一行和每一列中都形成有n个倒金字塔微腔，形成n×n个倒金字塔微腔，每个倒金字塔形微腔9的塔顶形成一固态纳米孔，从而形成n×n固态纳米孔阵列。相比生物分子纳米孔，本实施例采用固态纳米孔提高了稳定性且更易控制孔径；相比常规硅材料固态纳米孔阵列，本实施例采用氮化硅纳米孔缩短了纳米孔通道，使得测序可以分辨到单个碱基。此外，传统探针测量法存在离子电流阻塞法信噪比低、易受外界环境干扰等问题，本实施例采用固定电极的方法测纳米孔纵向离子电流，有更强的稳定性，并提高测序精度，具有降低成本、体积更小、携带方便等特点。传统的固态纳米孔阵列DNA测序装置一次仅能测试同一种基因序列，本实施例采用可变电阻调节金属电极之间的电压，通过观察纵向微弱电流，从而可以一次测试同多种基因序列。
需要说明的是，上述固态纳米孔阵列的制备方法实施例与固态纳米孔阵列实施例属于同一构思，其具体实现过程详见固态纳米孔阵列实施例，且固态纳米孔阵列实施例中的技术特征在所述固态纳米孔阵列的制备方法实施例中均对应适用，这里不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (11)

1.一种DNA测序装置，其特征在于，所述DNA测序装置包括固态纳米孔阵列、若干个可变电阻、若干个电流测量装置和电源；其中：
所述固态纳米阵列包括：在硅片上刻蚀若干个金字塔，在每一个金字塔下方生长有氧化硅，在氧化硅下方沉积有氮化硅，在氮化硅下方蒸镀有第一金属电极；每个金字塔的两侧蒸镀有第二金属电极，相邻金字塔两侧第二金属电极之间形成一倒金字塔形微腔，每个倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔，所有固态纳米孔构成固态纳米孔阵列；
所述第一金属电极、可变电阻、电流测量装置以及电源、第二金属电极构成若干路纵向微弱电流测量回路；通过调节所述可变电阻，所述电流测量装置测量纵向微弱电流测量回路的纵向微弱电流对通过固态纳米孔阵列的DNA序列进行测序。
2.如权利要求1所述的DNA测序装置，其特征在于，在硅片的金字塔两侧的第二金属电极中间有氧化硅隔开。
3.如权利要求1所述的DNA测序装置，其特征在于，在所述固态纳米孔阵列的外侧采用聚二甲基硅氧烷包围形成一空腔。
4.一种固态纳米阵列，其特征在于，所述固态纳米阵列包括：在硅片上刻蚀若干个金字塔，在每一个金字塔下方生长有氧化硅，在氧化硅下方沉积有氮化硅，在氮化硅下方蒸镀有第一金属电极；每个金字塔的两侧蒸镀有第二金属电极，相邻金字塔两侧第二金属电极之间形成一倒金字塔形微腔，每个倒金字塔形微腔的塔顶形成一固态纳米孔，所有固态纳米孔构成固态纳米孔阵列。
5.如权利要求4所述的固态纳米阵列，其特征在于，在硅片的金字塔两侧的第二金属电极中间有氧化硅隔开。
6.如权利要求4所述的固态纳米阵列，其特征在于，在所述固态纳米孔阵列的外侧采用聚二甲基硅氧烷包围形成一空腔。
7.一种固态纳米孔阵列的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
在硅片的底部上生成一层氧化硅；
在氧化硅上沉积氮化硅；
在氮化硅上蒸镀第一金属电极；
在硅片的顶部刻蚀若干个金字塔，形成金字塔阵列；
在相邻金字塔的塔底之间形成一固态纳米孔，在金字塔阵列中的相邻金字塔的塔底之间形成固态纳米孔阵列；
在硅片的每个金字塔的两侧蒸镀第二金属电极；
在每个金字塔塔顶形成的第二金属电极的凹槽中生长一层氧化硅。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在氮化硅上蒸镀第一金属电极，包括：
在氮化硅的顶部旋涂光刻胶；
对硅片进行曝光，将曝光完成的硅片浸泡在氢氧化四甲基胺中显影，得到所需的正方形图案，再用DI Water定影；
在氮化硅上蒸镀第一金属电极。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在硅片的顶部刻蚀若干个金字塔，形成金字塔阵列；包括：
在硅片的顶部旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯的涂层；
对硅片进行曝光，将曝光完成的硅片浸泡在氢氧化四甲基胺中显影，得到所需图案，再用DI Water定影；
将硅片浸入特定溶液中，在硅片刻蚀若干个金字塔，形成金字塔阵列。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在相邻金字塔的塔底之间形成一固态纳米孔，在金字塔阵列中的相邻金字塔的塔底之间形成固态纳米孔阵列；包括：
使用缓冲氧化物蚀刻去除氧化硅，留下一层独立的氮化硅层；
在第一金属电极的顶部旋涂聚甲基丙烯酸甲酯的涂层；
对硅片进行曝光，将曝光完成的硅片浸泡在氢氧化四甲基胺中显影，得到所需图案，再用DI Water定影；
将硅片进行电子束曝光，在相邻金字塔的塔底之间形成一固态纳米孔，在金字塔阵列中的相邻金字塔的塔底之间形成固态纳米孔阵列。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述在硅片的每个金字塔的两侧蒸镀第二金属电极，包括：
在硅片的两侧旋涂聚甲基丙烯酸甲酯的涂层；
对硅片进行曝光，将曝光完成的硅片浸泡在氢氧化四甲基胺中显影，得到所需图案，再用DI Water定影；
在硅片的每个金字塔的两侧蒸镀第二金属电极。
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