[發(fā)明專利]基于激光全息石墨烯金屬復(fù)合表面拉曼增強(qiáng)基底加工方法

有效

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• 申請日: 2016-09-23
• 公開（公告）號: CN106324729B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒文龍;鄒穎
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州六三二八光電科技有限公司
• 主分類號: G02B5/02
• 分類號: G02B5/02
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32260
• 代理人: 張歡勇

本發(fā)明公開了基于激光全息石墨烯金屬復(fù)合表面拉曼增強(qiáng)基底加工方法，在光柵基片上生長石墨烯膜層然后在石墨烯膜層上涂布光刻膠；利用了光線干涉條紋周期性分布并且條紋形狀的可控特征，采用正交全息干涉光刻方案制作表面拉曼增強(qiáng)基底，在光刻膠薄膜上記錄正交的干涉條紋，通過實時顯影，形成表面浮雕型的光刻膠光柵；然后再用離子束刻蝕的方法將光柵結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到石墨烯上；最后在光刻膠光柵上用鍍膜設(shè)備鍍表面增強(qiáng)拉曼散射金屬活性層，對光刻膠剝離從而得到石墨烯金屬符合結(jié)構(gòu)表面拉曼增強(qiáng)基底。解決了石墨烯金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)表面拉曼增強(qiáng)基底難以加工制作的難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)加工領(lǐng)域，特別是涉及拉曼光譜增強(qiáng)光學(xué)元件的制備方法。

背景技術(shù)

拉曼光譜是物質(zhì)分子的“指紋”光譜，可以用來有效反映待測分子的結(jié)構(gòu)特征信息的分析技術(shù),但研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過散射后觀察所得到的信號強(qiáng)度非常的弱,檢測信號常常被淹沒在噪聲中，這一缺點曾經(jīng)一度的限制了其在實際的檢測分析方面的應(yīng)用。Fleischmann等人于1974年對光滑銀電極表面進(jìn)行粗糙化處理后，首次獲得吸附在銀電極表面上單分子層吡啶分子的高質(zhì)量的拉曼光譜。隨后Van Duyne及其合作者通過系統(tǒng)的實驗和計算發(fā)現(xiàn)吸附在粗糙銀表面上的每個吡啶分子的拉曼散射信號與溶液相中的吡啶的拉曼散射信號相比，增強(qiáng)約6個數(shù)量級，指出這是一種與粗糙表面相關(guān)的表面增強(qiáng)效應(yīng)，被稱為表面增強(qiáng)拉曼光譜效應(yīng)。

利用表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù)檢測之時,基于基底金屬表面的粗糙化的結(jié)構(gòu)特征,其分子信號的增強(qiáng)效果非常明顯,而且它在檢測過程中所具有的對待測的物質(zhì)的非破壞性及高效的優(yōu)良性能,使得表面增強(qiáng)拉曼散射效應(yīng)在發(fā)現(xiàn)以來得以應(yīng)用于眾多的科學(xué)領(lǐng)域。眾所周知，增強(qiáng)基底的制備是獲得較好拉曼光譜信號的關(guān)鍵；納米線、納米顆粒、樹枝晶、納米薄膜、納米陣列、核.殼結(jié)構(gòu)等都可以作為拉曼光譜增強(qiáng)基底。在近幾年的研究發(fā)展中，拉曼增強(qiáng)基底的制備一直以來備受研究者的重視,高效穩(wěn)定的拉曼增強(qiáng)基底對于分子檢測的過程起著至關(guān)重要的作用；它往往需要具有一定規(guī)律有序的粗糙性結(jié)構(gòu)才更能有利于測試過程中分子信號的增強(qiáng)。

傳統(tǒng)的表面增強(qiáng)拉曼體系中，被檢測分子與金屬基底直接接觸，金屬基底不可避免地會對分子產(chǎn)生影響。比如：被檢測分子可能與金屬成鍵、檢測分子在金屬表面的化學(xué)吸附、檢測分子與金屬粒子間的電荷轉(zhuǎn)移以及檢測分子在金屬納米粒子表面可能發(fā)生形變等。這些影響因素就使人們很難獲得被檢測分子的本征拉曼散射信號。

近期研究表明，石墨烯可以作為新型表面增強(qiáng)拉曼基底，但由于化學(xué)增強(qiáng)機(jī)制的制約，其增強(qiáng)因子不夠高，同時，其電子結(jié)構(gòu)、能級結(jié)構(gòu)的匹配性要求等均限制了它的應(yīng)用。

石墨烯金屬復(fù)合表面拉曼增強(qiáng)基底結(jié)合石墨烯特殊的二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特征與金屬納米粒子的電磁增強(qiáng)作用以獲得高拉曼增強(qiáng)因子的同時改善常規(guī)表面拉曼增強(qiáng)金屬基底的均一性、穩(wěn)定性。

制作表面拉曼增強(qiáng)基底最常用的方法是分子自組裝法，氧化鋁模板(AAO)制備法，貴金屬溶膠制備法，電子束曝光制備法等。分子自組裝法，較難制作出大面積的周期性排布的表面拉曼增強(qiáng)基底。氧化鋁模板制備法制作表面拉曼增強(qiáng)基底工藝復(fù)雜，較難控制。貴金屬溶膠制備法制作出的表面拉曼增強(qiáng)基底的增強(qiáng)活性與周期性差。電子束曝光制備法的設(shè)備成本高，制作時間較長，無法完成大面積的周期性微結(jié)構(gòu)的基底。因此很有必要尋求一種新方法來制作大面積的周期性微結(jié)構(gòu)的表面拉曼增強(qiáng)基底，來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是通過簡單的方法制備制作大面積周期性石墨烯金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)的表面拉曼增強(qiáng)基底。

根據(jù)本發(fā)明的目的提出了一種基于激光全息石墨烯金屬復(fù)合表面拉曼增強(qiáng)基底加工方法，具體的制作步驟如下：

1)在光柵基片上生長石墨烯膜層的步驟；利用化學(xué)氣相沉積的方法，通過優(yōu)化生長條件，在潔凈的玻璃光柵基片表面生長石墨烯層；

2)在石墨烯膜層上旋涂光刻膠薄膜的步驟；利用旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)在生長有石墨烯的光柵基片上均勻涂布一層光刻膠，然后將光柵基片放入真空烘箱對光刻膠烘烤堅膜；