[發(fā)明專(zhuān)利]多層垛積金屬納米球陣列及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310559731.5
• 申請(qǐng)日: 2013-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104630772A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李俊杰;胡趙勝;全保剛;顧長(zhǎng)志
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C23C28/00
• 分類(lèi)號(hào): C23C28/00;C23C16/40;B82Y40/00;B82Y30/00;G01N21/65
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;王博

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬納米球陣列制備方法，具體涉及多層垛積金屬納米球陣列及其制備方法

背景技術(shù)

貴金屬（例如金、銀、鉑或鈀）納米球陣列結(jié)構(gòu)是納米光學(xué)及表面等離激元等熱門(mén)研究領(lǐng)域中非常關(guān)注的重要結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)橄噜徺F金屬納米球的納米間隙能產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁聚焦作用，引起局域場(chǎng)的增強(qiáng)和局域表面等離激元耦合共振，從而導(dǎo)致顯著的光學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)，因此在納米光學(xué)天線(xiàn)、拉曼增強(qiáng)、熒光增強(qiáng)以及生物探測(cè)和高分辨生物傳感器件等方面有非常重要的應(yīng)用前景。

中國(guó)專(zhuān)利授權(quán)公告號(hào)CN100465345C、CN101698961B和CN101551330B公開(kāi)了表面等離激元晶體的制備方法，在這些專(zhuān)利中，主要是采用模板法，即先在襯底上形成膠體晶體的模板，之后在模板上沉積金屬納米顆粒，最后去除膠體晶體模板。

理論報(bào)道多層垛積金屬納米球陣列具有更加優(yōu)異的性能和應(yīng)用前景，但是基于上述制備方法，目前并不能制備多層垛積金屬納米球陣列結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種多層垛積金屬納米球陣列的制備方法，包括下列步驟：

（1）在潔凈的襯底上利用鍍膜工藝生長(zhǎng)2nm-10nm的第一金屬膜；

（2）將步驟（1）得到的襯底進(jìn)行第一次退火；

（3）在步驟（2）得到的襯底上利用原子沉積技術(shù)生長(zhǎng)厚度為1nm-10nm的氧化鋁；

（4）在步驟（3）得到的襯底上利用鍍膜工藝生長(zhǎng)2nm-10nm的第二金屬膜；

（5）將步驟（4）得到的襯底進(jìn)行第二次退火。

優(yōu)選的，在所述步驟（3）中，所述原子沉積技術(shù)的溫度為80℃-150℃。

優(yōu)選的，在所述步驟（3）中生長(zhǎng)厚度為3nm-5nm的氧化鋁。

優(yōu)選的，所述第一次退火的溫度為400℃-500℃，所述第二次退火的溫度為400℃-500℃。

優(yōu)選的，所述第一次退火時(shí)間為2.5分鐘-3.5分鐘，所述第二次退火時(shí)間為2.5分鐘-3.5分鐘。

優(yōu)選的，所述鍍膜工藝包括熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)或磁控濺射。

優(yōu)選的，第一金屬為金、銀、鉑或鈀，所述第二金屬為金、銀、鉑或鈀。

優(yōu)選的，在所述步驟（5）之后還包括如下步驟：

（6）在步驟（5）得到的襯底上利用原子沉積技術(shù)在80℃-150℃下生長(zhǎng)厚度為3nm-5nm的氧化鋁；

（7）在步驟（6）得到的襯底上利用熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)或磁控濺射生長(zhǎng)2nm-10nm的第三金屬膜，所述第三金屬為金、銀、鉑或鈀；

（8）將步驟（7）得到的襯底在400℃-500℃下退火2.5分鐘-3.5分鐘。

本發(fā)明還提供了由上述多層垛積金屬納米球陣列的制備方法所形成的多層垛積金屬納米球陣列。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了大面積和高密度的多層垛積金屬納米球陣列的制備，并且每一層金屬納米球陣列的間隙精確可控。本發(fā)明的多層垛積金屬納米球陣列可用于表面拉曼增強(qiáng)的理想結(jié)構(gòu)基底進(jìn)行高靈敏度生物分子檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明，其中：

圖1至圖5是本發(fā)明較佳實(shí)施例的多層垛積金屬納米球陣列的制備方法的示意圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例一在襯底上制備的金屬薄膜的SEM圖像。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的示例一在襯底上制備的金屬納米球陣列的SEM圖像。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的示例一制備的多層垛積金屬納米球陣列的SEM圖像。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的示例二制備的多層垛積金屬納米球陣列的SEM圖像。

圖10是根據(jù)本發(fā)明的示例三制備的多層垛積金屬納米球陣列的SEM圖像。

圖11是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例四制備的多層垛積金屬納米球陣列的SEM圖像。

圖12是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例五制備的多層垛積金屬納米球陣列的SEM圖像。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。