[發(fā)明專利]納米針尖結構、復合結構及其制備方法

在審

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• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111362225A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設計）人: 王曉東;馬靜;劉雯;馬哲;宋培帥;趙永強;楊富華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: B81B1/00
• 分類號: B81B1/00;B81C1/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

一種納米針尖結構、復合結構及其制備方法，所述納米針尖結構，包括襯底，在所述襯底表面陣列形成多個納米針尖；其中，每個納米針尖的頂部直徑為10～20nm；所述納米針尖的高度為200～350nm；相鄰納米針尖的間距為62.5～125nm，顯著增加“熱點”效應。所述納米針尖結構的制備方法采用陽極氧化鋁(AAO)模板和感應耦合等離子體(ICP)刻蝕，成本低廉，工藝簡單，可以實現(xiàn)大規(guī)模制備。在此基礎上制備的Ag顆粒/納米針尖復合結構能夠顯著增加表面等離子體效應如光吸收、拉曼信號增強等。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體工藝加工領域，尤其涉及一種納米針尖結構、復合結構及其制備方法。

背景技術

局域表面等離子體共振(LSPR)因其在表面科學、環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學和生物傳感等領域的廣泛應用而引起了廣泛的研究興趣。增強的局域表面等離子體共振可以很大程度上增強其周圍的局部電場強度，這對表面增強拉曼散射(SERS)至關重要。

眾所周知，等離子體的應用主要取決于局域表面等離子體共振激發(fā)產生的電磁場的局部增強(也稱為“熱點”效應)，而局域表面等離子體共振的激發(fā)和調制受到形貌、表面電荷等諸多因素的影響。因此，制造各種納米結構已成為增強局域表面等離子體共振效應的常用方法。因為納米結構陣列不僅增加了襯底的粗糙度，而且有助于產生相鄰納米結構陣列之間存在的“熱點”，增強其周圍的電磁場。目前已制備出多種納米結構。絕大多數(shù)SERS效應存在于具有納間隙或者納尖端的納米結構上。通過沉積貴金屬粒子，依靠納米粒子之間的小間隙獲得“熱點”效應。但是目前具有納間隙或者納尖端的納米結構通常采用電子束曝光、聚焦離子束等技術，制備工藝復雜，成本高昂。而普通納米結構陣列的平均周期較大，無法滿足生成“熱點”的條件(周期在20nm以下)，這意味著納米結構對SERS效應的增強作用微乎其微。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種納米針尖結構、復合結構及其制備方法，以期至少部分地解決上述提及的技術問題的至少之一。

作為本發(fā)明的一個方面，提供一種納米針尖結構，包括襯底，在所述襯底表面陣列形成多個納米針尖；其中，每個納米針尖的頂部直徑為10～20nm；所述納米針尖的高度為200～350nm；相鄰納米針尖的間距為62.5～125nm。

作為本發(fā)明的另一個方面，還提供一種如上述的納米針尖結構的制備方法，包括如下步驟：

轉移具有納米孔陣列的陽極氧化鋁模板至襯底上；

采用感應耦合等離子體刻蝕方法對帶有陽極氧化鋁模板的襯底進行刻蝕，在所述襯底上形成納米針尖結構；

去除所述襯底上殘余的陽極氧化鋁模板，完成制備。

作為本發(fā)明的再一個方面，還提供一種Ag顆粒/納米針尖復合結構，包括：

如上述的納米針尖結構；

Ag顆粒，沉積于所述納米針尖結構上，形成Ag顆粒/納米針尖復合結構。

作為本發(fā)明的再一個方面，還提供一種如上述的Ag顆粒/納米針尖復合結構的制備方法，包括如下步驟：

在納米針尖結構上電子束蒸發(fā)沉積銀薄膜，退火，形成Ag顆粒/納米針尖復合結構。

基于上述技術方案，本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術，至少具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：

(1)本發(fā)明提供一種納米針尖結構的制備方法，所述納米針尖結構的制備方法采用陽極氧化鋁(AAO)模板和感應耦合等離子體(ICP)刻蝕相結合，成本低廉，工藝簡單，可以實現(xiàn)大規(guī)模制備；

(2)本發(fā)明提供一種納米針尖結構，所述納米針尖結構的納米針尖頂部直徑只有10nm量級，可以顯著增加“熱點”效應；