《DNA分子催化刻蝕氧化矽的研究》是依託杭州電子科技大學，由趙士超擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：DNA分子催化刻蝕氧化矽的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙士超
- 依託單位：杭州電子科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光刻技術是積體電路製造的核心，隨著集成度的不斷提高，傳統光學光刻技術已經達到物理極限，新一代納米光刻技術是研究開發的熱點。DNA是天然的一維納米材料，具有優異的自組裝性能，通過DNA摺紙術等可以組裝成任意形狀的納米圖形，是理想的納米光刻模板，還未有將DNA作為模板直接刻蝕基底的研究。本課題組對DNA直接刻蝕氧化矽進行了開拓性的研究，發現DNA對氧化矽有催化刻蝕的作用，氧化矽表面上有DNA吸附部位的刻蝕速度明顯高於無吸附部位，表明將DNA納米圖形直接轉移到氧化矽基底上是可行的，對DNA催化刻蝕氧化矽宜進行深入的研究。本項目擬研究DNA催化刻蝕氧化矽的基本問題，先用單根DNA研究DNA催化刻蝕氧化矽的機理，接著用單根DNA研究實驗條件對DNA催化刻蝕的速度和刻蝕線寬的影響機制，最後研究稍複雜的DNA圖形催化刻蝕的規律。通過本項目研究，期望對DNA納米光刻技術的研究發展打下基礎。
結題摘要
DNA可以組裝成任意形狀的兩維納米圖案，是理想的納米光刻模板，本項目通過HF氣相刻蝕將DNA圖案轉移至氧化矽表面，解決了DNA化學穩定性差不能適應傳統光刻工藝條件、DNA直徑小2nm不適合用作傳統光刻模板和DNA柔軟性不適合在矽等硬質襯底間的無損轉移等問題。本項目以DNA為納米模板，對DNA直接刻蝕氧化矽的基本問題進行了研究，內容包括DNA催化刻蝕氧化矽的機理，實驗條件對刻蝕的影響規律，圖案對比度、清晰度和保真度，通過本項目研究，對DNA納米光刻技術的研究發展打下基礎。研究發現，DNA對水分子的吸附是DNA催化刻蝕氧化矽的原因，刻蝕條件最佳化後，在高濕度下直徑2nm的單鏈DNA加速刻蝕氧化矽，形成刻蝕寬度小於10nm，刻蝕深度2nm的刻痕，邊的寬度為28nm的DNA三角形形成的刻痕寬度12nm，深度11nm；在低濕度下DNA起到保護模板的作用，刻蝕後形成凸起高度2nm的圖案。DNA催化刻蝕氧化矽圖形保真度較高，研究發現轉移至氧化矽表面的圖案保持了轉移前DNA的形狀，不過DNA三角形邊的部位刻蝕寬度尺寸縮放了42%。此外，我們也獲得了較高的刻蝕對比對和清晰度，三角形圖案的單鏈“尾巴”刻蝕後清晰可見，刻痕深2nm寬度7nm。為了進一步提高刻蝕對比度和清晰度，本項目也研究了促進DNA刻蝕的其它方法，比如DNA表面吸附更加易於吸附水分子的氯化鈉等。本項目基本完成了實驗設備搭建、實驗條件對刻蝕速度和刻蝕線寬的影響和DNA圖形催化刻蝕氧化矽的規律這三個計畫要點的研究，在如何提高轉移圖案的對比度和清晰度方面我們認為還有很多工作要做。過本項目的資助，發表論文5篇，授權專利2項。
