基于固态纳米孔搭建的传感平台已经在多个研究领域有着重要应用,并取得了重要进展,如生物传感、分子测序、海水淡化等领域。固态纳米孔作为其核心部分,广受科研人员的关注。随着纳米孔需求量的激增,采用廉价的手段进行大规模的纳米孔制备技术成为了研究热点。本文针对以上需求,对阵列化制备固态纳米孔的技术方案进行了深入研究,并对制备方案进一步改进,在满足成本与效率相协调的同时增加了制备的可控性。在目前常见的纳米孔制备技术中,湿法刻蚀方法具有低成本、高通量和灵活可调的独特优势。本文首先对各向异性湿法刻蚀形成纳米孔的方法机理进行了探讨,通过建立宏观和微观模型分别获得了刻蚀过程中的时间控制方程和纳米孔的极限尺寸。为了提高制备过程的可控性,在开孔的关键步骤引入离子电流反馈机制以监测开孔事件。采用上述离子电流辅助的湿法刻蚀法,成功在单晶硅衬底上制得特征尺寸分别为50.7 nm、13.4 nm、8.3 nm和3.2 nm的纳米孔。接着对刻蚀过程发生的不均匀现象进行了分析,发现光刻精度误差和湿法刻蚀误差是造成不均匀现象的主要原因。为进一步收缩纳米孔的特征尺寸,采用原子层沉积技术对预制纳米孔阵列进行处理,成功将较大特征尺寸的纳米孔收缩至亚20 nm甚至完全闭合。通过分析沉积的薄膜厚度与纳米孔收缩尺寸的关系,发现收缩速率与薄膜沉积速率呈2倍关系。此外,本文对纳米掩膜光刻的应用也有研究。利用上述方法制备的纳米孔阵列芯片作为模板,在衬底上淀积成型了平均平面特征尺寸为339 nm的三维凸台结构。通过观察和分析凸台的尺寸及高度,发现凸台的形状和尺寸均匀性较好,因此本文制备的纳米孔阵列具有发挥高精度纳米掩膜光刻的应用潜力。