[發(fā)明專利]一種表面增強(qiáng)拉曼散射基片及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810379352.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108707867B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張政軍;劉躍華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西三環(huán)高科拉曼芯片技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C23C14/30
• 分類號(hào): C23C14/30;C23C14/16;C23C14/18;C23C14/58;G01N21/65
• 代理公司: 11246 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明公開(kāi)了一種穩(wěn)定的表面增強(qiáng)拉曼基片及其簡(jiǎn)便制備方法，屬于痕量有機(jī)物檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用雙電子束共沉積的方法制備銀鋁固溶納米棒陣列，在沉積腔室內(nèi)原位退火，在銀鋁固溶納米棒表面上自發(fā)形成一層均勻的非晶態(tài)氧化鋁薄膜。超薄的氧化鋁層不會(huì)大幅度衰減表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)，基片具有良好的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)；同時(shí)自發(fā)形成的氧化鋁薄膜使得銀鋁納米棒同外界環(huán)境隔離，提高了銀鋁固溶納米棒基片的抗硫化/抗氧化/抗腐蝕能力，從而大幅度提升了銀鋁固溶納米棒基片的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)的穩(wěn)定性。該基片在工業(yè)化批量生產(chǎn)和快速檢測(cè)痕量有機(jī)物等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于痕量有機(jī)物檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種穩(wěn)定的表面增強(qiáng)拉曼散射基片及其簡(jiǎn)便制備方法。

背景技術(shù)

表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)作為一種痕量物質(zhì)檢測(cè)方法，具有靈敏度高、檢測(cè)快速、費(fèi)用低、無(wú)損分析等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物分子的痕量檢測(cè)。通常采用金、銀或銅等貴金屬材料制備高靈敏度的表面增強(qiáng)拉曼基片，由于銀納米結(jié)構(gòu)基底在環(huán)境中容易硫化/氧化/腐蝕，其化學(xué)不穩(wěn)定性限制了表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)的應(yīng)用。

為了改善其不足，有報(bào)道的做法是通過(guò)化學(xué)方法、原子層沉積或復(fù)合石墨烯等工藝在已制備的銀納米結(jié)構(gòu)上包裹一層極薄的惰性殼層，但這存在多次加工，工藝復(fù)雜，容易引進(jìn)雜質(zhì)，生產(chǎn)成本增加等缺點(diǎn)，不利于實(shí)際應(yīng)用時(shí)批量生產(chǎn)。

通過(guò)原位退火在銀鋁固溶納米棒表面形成一層非晶氧化鋁可有效提高基底的穩(wěn)定性。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，同時(shí)超薄的氧化鋁層不會(huì)大幅度衰減表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)，基底具有良好的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)；氧化鋁薄層可有效隔絕銀鋁固溶納米棒同外界環(huán)境的接觸，防止銀鋁固溶納米棒的硫化/氧化/腐蝕，提高了基底的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有包覆技術(shù)工序繁復(fù)的不足，提供一種穩(wěn)定的表面增強(qiáng)拉曼散射基片及其簡(jiǎn)便制備方法。本發(fā)明采用銀鋁固溶納米棒基片，通過(guò)原位退火，在納米棒的表面自發(fā)形成極薄的非晶氧化鋁薄膜，制備工藝簡(jiǎn)單，在有效提高基片的穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，同時(shí)保持其良好的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種表面增強(qiáng)拉曼散射基片，在基片表面制備銀鋁固溶納米棒，通過(guò)原位退火在納米棒表面自發(fā)形成極薄的非晶氧化鋁薄膜。

進(jìn)一步，所述基片為單晶硅基片、石英片或玻璃基片。

進(jìn)一步，所述銀鋁固溶納米棒為斜棒或者圓柱陣列薄膜，其長(zhǎng)度為300nm～500nm。

進(jìn)一步，所述非晶態(tài)氧化物薄膜的厚度為1nm～5nm。

上述表面增強(qiáng)拉曼散射基片的制備方法，包括步驟如下：利用雙電子束共沉積的方法，在基片表面沉積金屬銀和金屬鋁，得到銀鋁固溶納米棒陣列薄膜；在沉積腔室內(nèi)利用原位退火技術(shù)在銀鋁固溶納米棒薄膜表面自發(fā)形成一層氧化鋁薄膜，得到銀鋁固溶納米棒@氧化鋁復(fù)合納米棒陣列薄膜作為表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基片。

其中，

步驟(1)中所述制備銀鋁固溶納米棒陣列的方法為：將基片固定在電子束蒸發(fā)鍍膜機(jī)的樣品臺(tái)上，調(diào)整電子束的入射角為85°～88°，并使樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)或靜止，以金屬銀和鋁為靶材，在基片上垂直或傾斜共沉積長(zhǎng)度為300nm～500nm的銀鋁固溶納米棒陣列。

步驟(2)中所述采用原位退火技術(shù)的方法為：將銀鋁固溶納米棒基片直接在沉積腔室內(nèi)原位退火，控制退火溫度為150℃～300℃，退火時(shí)間為1min～120min，真空度為1Pa～10^-3Pa。

本發(fā)明通過(guò)在沉積腔室內(nèi)原位退火在銀鋁固溶納米棒陣列薄膜表面自發(fā)行成一層氧化鋁薄膜，超薄的氧化鋁薄膜厚度為1nm～5nm，基片具有良好的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)；同時(shí)氧化鋁層可保護(hù)內(nèi)部的銀鋁固溶納米棒，防止其硫化/氧化/腐蝕，維持納米棒狀結(jié)構(gòu)，大大提升了基片的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的有益效果：