Fabrication, structural relaxation, and flow in solid-state nanopores

Single solid-stat nanopores have been fabricated in free-standing layers of amorphous silicon nitride. Using a focused electron beam and a focused ion beam, diameters ranging from about 0.7 nm to a few hundred nanometerswere achieved. Structural relaxation of nanopores fabricated by focused electron beam was observed. Depending on the initial diameter and on the length of the nanopores, two distinct phases for the relaxation process were found. An experimental setup for themeasurement of pressure-driven mass flow of helium through a single nanopore was built. The conductance of nanopores with diameters ranging from 25 nm to 315 nm was measured. A semi-phenomenological model was developed and it was shown to quantitatively describe the conductance of fluid through a short cylindrical nanopore.Des nanopores ont été fabriqués dans de minces couches suspendues de nitrure de silicium amorphe. En utilisant un faisceau d'électrons focalisé et un faisceau d'ions focalisé, des diamètres entre 0.7 nm et 315 nm ont été obtenus. La relaxation struturelle de nanopores fabriqués par faisceau focalisé d'électrons a été observée. Dépendamment du diamètre inital du nanopore et de sa longueur, deux phases distinctes ont été identifiées. Un montage expérimental permettant la mesure de l'écoulement de masse d'hélium causé par l'application d'une différence de pression a été réalisé. La mesure de conductance de nanopores ayant un diamètre compris entre 25 nm et 315 nm a été effectuée. Un simple modèle phénoménologique permet de décrire quantitativement l'écoulement de gaz dans un court nanopore cylindrique