[發明專利]一種表面增強拉曼基底及其制備方法

有效

• 申請號: 201611046796.X
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106770157B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 徐麗華;褚衛國;陳佩佩;宋志偉;田毅
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

本發明提供了一種表面增強拉曼基底的制備方法，所述方法包括以下步驟：在基片上制備銀膜，得到鍍銀基片；將所述鍍銀基片進行等離子體干法刻蝕，得到多孔結構的表面增強拉曼基底。此方法可制備顆粒度大小可調的銀多孔結構，無需任何掩膜，制作工藝簡單，過程可控、重復性好，可大面積制備。本發明制備的銀納米顆粒多孔結構可作為表面拉曼增強的高效探測基底，拉曼增強效應顯著，探測基底性能一致性好，靈敏度高。

技術領域

本發明涉及微納材料加工技術領域，具體涉及表面增強拉曼基底及其制備方法。

背景技術

表面增強拉曼散射(SERS)探測技術在化學、生物醫藥、環境檢測等領域有很大的實際應用價值。同時，SERS給出的是分子水平信息，不需要超高真空條件，靈敏度高，選擇性好，而且以非破壞性的光子為探針信號，靈敏度高，檢測過程簡單，成本低，易于在實際應用中實現。在粗糙的貴金屬Au、Ag、Cu等表面可實現高達10⁶的增強效應，相比其它表面探測技術具有獨特優勢。在眾多金屬和貴金屬材料中，Ag通常表現出最佳增強效果。

納米銀因其較高的表面活性和良好的催化性能等獨特的理化性質，廣泛應用于化工、醫學、光學、電子等行業。銀顆粒作為一種常用探針材料，由于其高靈敏特性，可用于SERS探測技術，在化學、生物和醫學等領域獲得廣泛的應用，可實現超靈敏乃至單分子檢測。納米金、銀膠體粒子存在著重復性和穩定性差等缺點，銀薄膜具有較好的重復性，但是存在化學性質不夠穩定，易硫化氧化的缺點。因此，如何有效控制銀顆粒的尺寸、間距以及結構是實現其表面增強拉曼高效檢測的關鍵，因而受到廣泛重視和深入研究。

近年來，銀納米結構的制備技術迅速發展，例如化學還原法、化學沉積法、電化學沉積法、超聲化學法、去合金法。其中，化學方法靈活多樣，操作簡便，但存在諸多缺點，如產品純度低、顆粒尺寸難以控制、工藝復雜、耗能、污染環境等。其中磁控濺射法、電子束蒸法等物理制備方法原理簡單，產物雜質少、質量高，但很難形成銀納米多孔結構，而這種納米多孔結構往往是高效探測所期望的理想結構。

CN 102759520A在制備SERS基底時，首先運用水熱腐蝕技術制備出一種具有大比表面積的納米多孔硅柱狀陣列，再以化學氣相沉積法在納米硅襯底上生長II-VI族化合物半導體(如氧化鋅、二氧化鈦、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘等)納米線結構，最后利用化學還原法在其上制備貴金屬(如，金、銀、銅等)納米顆粒得到活性基底材料。整個過程不僅工藝繁瑣，而且成本較大，且不適合大規模工業生產。

發明內容

鑒于現有技術中存在的問題，本發明的目的之一在于提供一種表面增強拉曼基底的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)在基片上制備銀膜，得到鍍銀基片；

(2)將步驟(1)所述的鍍銀基片進行等離子體干法刻蝕，得到多孔結構的表面增強拉曼基底。

經干法刻蝕后，形成一種銀納米顆粒多孔結構。此方法可制備顆粒度大小可調的銀多孔結構，無需任何掩膜，制作工藝簡單，過程可控、重復性好，可大面積制備。本發明得到的多孔結構基底可作為表面拉曼增強的高效探測基底，拉曼增強效應顯著，探測基底性能一致性好，靈敏度高。

作為本發明優選的技術方案，本發明步驟(1)中所述基片包括硅片、玻璃、二氧化硅或氮化硅中的任意1種或至少2種的組合，優選硅片。所述基片對等離子體源不敏感的基片，所述基片示例但非限制性地，所述基片為硅片、玻璃、氮化硅或二氧化硅。

本發明所述的“包括”，意指其除所述組分外，還可以包括其他組分，這些其他組分賦予所述表面增強拉曼基底不同的特性。除此之外，本發明所述的“包括”，還可以替換為封閉式的“為”或“由……組成”。

本發明所采用的基底不能被刻蝕氣體所刻蝕，可以根據實際需要選擇能夠與納米孔結構協同增強拉曼增強效應的基底，可進一步提高表面增強拉曼效應。