[發(fā)明專利]一種表面增強(qiáng)拉曼金屬納米圓盤陣列基底的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410154551.3
• 申請(qǐng)日: 2014-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN104020151A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫旭輝;張平平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/65
• 分類號(hào): G01N21/65;B81C1/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 曹毅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于表面增強(qiáng)拉曼的檢測(cè)襯底材料領(lǐng)域，具體涉及一種表面增強(qiáng)拉曼檢測(cè)性能的金屬納米圓盤陣列基底的制備方法。

背景技術(shù)

表面增強(qiáng)拉曼（SERS）作為在極低濃度下檢測(cè)分析物信息的一種有效的分析方法，從20世紀(jì)70年代首次發(fā)現(xiàn)就已引起了人們的相當(dāng)大的關(guān)注。SERS是基于增強(qiáng)基底局域表面等離子共振的激發(fā)增強(qiáng)了待測(cè)分析物分子的拉曼信號(hào)，因此SERS對(duì)增強(qiáng)基底有很大的依賴性。能合成出具有高重復(fù)性，高利用率和較高的增強(qiáng)因子的有序大面積的SERS增強(qiáng)基底是人們一直追尋的目標(biāo)。很多致力于這方面工作的研究工作者也研究出了很多高性能的SERS基底的方法，例如自下而上和自上而下的SERS基底合成方法，其中有的檢測(cè)基底可以檢測(cè)到待測(cè)物質(zhì)的單分子的拉曼信號(hào)。在一般情況下，大多數(shù)涉及到納米粒子的合成及納米粒子在基片等的自組裝，可以產(chǎn)生具有較高的靈敏度SERS襯底，但可重復(fù)性和均勻性比較差。有些自上而下的技術(shù)也用于制備具有重現(xiàn)性好的SERS增強(qiáng)襯底，如電子束光刻，納米球光刻技術(shù)，納米壓印光刻技術(shù)，以及其他的合成方法。然而，同時(shí)具有高靈敏度，大面積的均勻性和高重現(xiàn)性的SERS襯底的制備仍然是一直制約著SERS的實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問(wèn)題，提供一種具有高重復(fù)性和敏感性表面增強(qiáng)拉曼檢測(cè)性能的金屬納米圓盤陣列的制備方法，通過(guò)同步輻射X射線干涉光刻（XIL）和電子束氣相沉積制備出規(guī)整的，具有均勻直徑的金屬納米圓盤陣列，并通過(guò)改變圓盤直徑，厚度及雙金屬的的方式來(lái)提高SERS的增強(qiáng)性能。

技術(shù)方案：本發(fā)明公開了一種表面增強(qiáng)拉曼金屬納米圓盤列陣基底的制備方法，包括如下步驟：（1）基底為2英寸的Si基底，分別用去離子水，無(wú)水乙醇，丙酮對(duì)基底進(jìn)行超聲處理，用氮?dú)鈽寣⑵浯蹈伞Ｊ褂脛蚰z機(jī)在Si基底上旋涂一層70nm的光刻膠聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），勻膠機(jī)的轉(zhuǎn)速為4000rpm，時(shí)間1min。然后在烘烤機(jī)上用180℃烘烤90s得到表面有70nm?PMMA的Si基片；（2）把涂完光刻膠的Si基片放在同步輻射X射線干涉曝光腔中進(jìn)行曝光（上海光源BL08U1B?XIL線站進(jìn)行）。（3）把曝光完的表面有PMMA的Si基底進(jìn)行顯影，使用的顯影液為甲基異丁基酮/異丙醇（MIBK/IPA）=1:3的配合混合溶液，顯影時(shí)間為60s。再用超純水清洗Si，清洗3次，再用氮?dú)鈽尨蹈伞Ｖ频肞MMA孔狀陣列；（4）用電子束物理氣相沉積的方法在制得的PMMA孔狀陣列上沉積金屬薄膜，電子束物理氣相沉積金屬薄膜過(guò)程中腔體壓力為5×10^-6Torr，功率為11%，沉積速率為0.05nm/s，沉積20~2000s后得到表面有金屬薄膜的PMMA孔狀陣列；（5）把步驟4所得的PMMA孔狀陣列樣品放在丙酮中超聲處理2min。去除PMMA孔狀模板，最后在超純水里清洗處理，再在氮?dú)鈽屧诟稍铮频媒饘偌{米圓盤陣列。

有益效果：此發(fā)明得到的表面增強(qiáng)拉曼基底實(shí)用性強(qiáng)、面積大，從而大大方便日常SERS檢測(cè)技術(shù)。此發(fā)明還可以制備更高SERS靈敏性和重復(fù)性的雙層雙金屬納米圓盤陣列基底，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，雙層雙金屬納米圓盤陣列基底比單一金屬納米盤陣列具有更高的靈敏度，重現(xiàn)性和很好的優(yōu)勢(shì)，很好的實(shí)現(xiàn)了SERS檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為具體實(shí)施方式的制備具有高重復(fù)性和敏感性表面增強(qiáng)拉曼檢測(cè)性能的金納米圓盤陣列的步驟示意圖。

圖2為實(shí)施例1中旋涂在Si基底上的PMMA在軟X射線環(huán)境下曝光，顯影后制得的160nm直徑的孔狀陣列的掃描電子顯微鏡（SEM）的形貌圖。

圖3為實(shí)施例1中制得的PMMA孔狀陣列上沉積10nmAu薄膜的掃描電子顯微鏡（SEM）的形貌圖。

圖4為實(shí)施例1中制得的160nm直徑，10nm厚度的Au納米圓盤陣列的掃描電子顯微鏡（SEM）的形貌圖。

圖5為實(shí)施例1中制得的160nm直徑，10nm厚度的Au納米圓盤陣列的原子力顯微鏡（AFM）的2D形貌圖。

圖6為實(shí)施例1中制得的160nm直徑，10nm厚度的Au納米圓盤陣列作為表面增強(qiáng)拉曼基底對(duì)不同濃度（10^-5M，10^-6M，10^-7M）的R6G的拉曼光譜圖。。