Atomically Thin Molybdenum Disulfide Nanopores with High ...

Report 13 Downloads 96 Views
Atomically Thin Molybdenum Disulfide Nanopores with High Sensitivity for DNA Translocation   Ke Liu1, Jiandong Feng1, Andras Kis2 and Aleksandra Radenovic1*  1

Laboratory of Nanoscale Biology, Institute of Bioengineering, School of Engineering, EPFL,  1015 Lausanne, Switzerland  2 Laboratory of Nanoscale Electronics and Structure, Institute of Electrical Engineering, School  of Engineering, EPFL, 1015 Lausanne, Switzerland   

Table of contents: 1. 2. 3. 4.  

Process flow   Additional TEM observations  pNEB translocation dependence on the pore size  Pore conductance as a function of time    

1. Process flow 

01 

KOH etching     E‐beam lithography and RIE 

02 

PMMA as photoresist  Opening dimension from  200nm to  500nm 

 

Monolayer MoS2 fabrication  

03 

Mechanically  exfoliated  from  bulk  MoS2 crystals on SiO2 or chemical v apor deposition (CVD) growth meth od on  sapphire substrate  

 

  MoS2 transfer from SiO2 or sapphir e   04 

PMMA as transferring polymer   

05 

 

TEM drilling Pore     JEOL 2200FS TEM  

  Substrate is composed of 60 nm of SiO2 and 20 nm of low stress SiNx grown on the both sides by Plas ma‐enhanced chemical vapor deposition (PECVD). Fabrication steps involved here are wet etching, e lectron beam lithography, dry etching and lift‐off.   

 

2. Additional TEM observations 

  Fig.  S1.  (a)  Low  magnification  TEM  image  showing  the  square‐shaped  opening  made  by  RIE.  (b)  Low  magnification TEM image showing the misalignment of the MoS2 onto the square‐shaped opening (example of  unsuccessful transfer). 

Fig. S2. (a) High‐resolution TEM image revealing atomic structure of MoS2. A diffraction pattern (inset) displays  a hexagonal symmetry. (b) Folded edges of a multilayers MoS2. The distance between two layers is 7 Å. This  flake is three layers thick.    

 

3. pNEB translocation dependence on the pore size 

  Fig. S3. (a) Concatenated events of pNEB translocation in 5 nm and 20 nm MoS2 nanopores. Recorded at 400  mV in 2 M KCl. (b) Scatter plot of events.  

 

 

4. MoS2 nanopore conductance as a function of time 

  Fig. S4. Pore conductance as a function of the time. Conductance is derived from the baseline current and the  applied bias 400 mV. For this device, conductance is around 295 nS ± 32 nS during the whole working period.  Translocations can be detected for the whole period with ununiformed capture rate. Two example traces are  shown for the 1st hr and for the 9th hr.