[發明專利]芯片器件及其制作方法

有效

• 申請號: 201610224118.1
• 申請日: 2016-04-12
• 公開（公告）號: CN107290326B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 潘革波;秦雙嬌;彭飛;陳雪晴
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰

本發明屬于拉曼光譜檢測技術領域，尤其公開了一種用于拉曼檢測的芯片器件，其包括：基底、納米顆粒層以及多孔層；其中，所述基底的表面凹陷形成間隔排列的多個凹槽，所述凹槽的槽壁以及位于兩相鄰的所述凹槽之間的基底的表面上覆蓋有多孔層；所述納米顆粒層覆蓋于所述多孔層上。根據本發明的芯片器件具有多孔結構，具備較大的局域電磁場效應以及更多的拉曼活性增強點，使得該芯片器件具有高靈敏度。本發明還公開了上述芯片器件的制作方法，該制作方法工藝簡單，生產成本低，適于大批量生產。

技術領域

本發明屬于拉曼光譜檢測技術領域，具體地講，尤其涉及一種具有高靈敏度的用于拉曼檢測的芯片器件及其制作方法。

背景技術

激光拉曼光譜技術近年來成為研究分子結構常用的光譜技術之一，這主要是由于在現有的光譜技術中，紅外和拉曼技術是僅有的兩種能夠給出分子結構信息的表征手段；然而，一般的拉曼光譜信號比較弱，靈敏度很低，光散射信號易被熒光掩蓋，這很大程度上降低了拉曼光譜技術的實用性，這種內在低靈敏度的缺陷制約了拉曼光譜應用于痕量和微量物質的日常檢測。拉曼光譜的這種不足，通過引入特殊的納米金屬結構—表面增強拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering，簡稱SERS)襯底，就可以得到完美的解決。因此，如何設計和生產具有極高的拉曼信號增強能力的SERS襯底，是拉曼光譜技術實際應用于食品安全、環境監測和醫療衛生等領域的研究熱點。

目前，利用粗糙金屬表面、顆粒之間的納米間隙、不規則金屬納米顆粒的尖端效應已能實現電磁場的局域增強，進而獲得較強的SERS信號。不足之處是，拉曼增強活性點是隨機分布的，這就使得在不同區域所得到的待測化學物質的拉曼特征峰具有不同的相對強度。此外，利用電子束曝光、聚焦離子束刻蝕等納米加工技術，可以在實驗室制備出金屬納米陣列構成的較均勻的SERS襯底，但是制備工藝相對復雜，無法作為低成本的量產技術。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種芯片器件及其制作方法，該芯片器件具有多孔結構，具備較大的局域電磁場效應以及更多的拉曼活性增強點。

為了達到上述發明目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種芯片器件，包括：基底、納米顆粒層以及多孔層；其中，所述基底的表面凹陷形成間隔排列的多個凹槽，每個所述凹槽的槽壁以及位于相鄰的兩個所述凹槽之間的所述基底的表面上覆蓋所述多孔層；所述納米顆粒層覆蓋所述多孔層。

進一步地，所述納米顆粒層的制作材料選自金納米顆粒、銀納米顆粒、銅納米顆粒、過渡金屬氧化物納米顆粒中的任意一種。

進一步地，所述納米顆粒層中納米顆粒的粒徑為10nm～50nm，間距為1nm～10nm。

進一步地，所述多孔層中孔的寬度為10nm～50nm，深度為10nm～1μm。

進一步地，所述凹槽陣列中凹槽的深度為10nm～1μm。

進一步地，所述凹槽的形狀選自立方體、長方體、圓柱、圓錐中的任意一種。

進一步地，所述基底由有機聚合物材料或半導體材料或金屬材料制成。

本發明的另一目的還在于一種芯片器件的制作方法，包括：提供一基底；在所述基底的表面上形成間隔排列的多個凹槽；在每個所述凹槽的槽壁以及位于相鄰的兩個所述凹槽之間的所述基底的表面上形成多孔層；在所述多孔層上形成納米顆粒層。

進一步地，在所述基底的表面上形成間隔排列的多個所述凹槽的具體方法包括：對所述基底的表面進行圖形化處理，以在所述基底的表面上形成間隔排列的多個介質掩膜層；對相鄰的兩個所述介質掩膜層之間暴露出的所述基底的表面進行刻蝕，以形成所述凹槽；將所述多個介質掩膜層剝離去除。