[發明專利]金屬-電介質-金屬超表面SERS基底及其加工方法

在審

• 申請號: 202210059758.7
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114325899A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 陳志斌;秦夢澤;陳趙懿;薛明晰;王正軍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍32181部隊
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00;G01N21/65
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 蘇艷肅

本發明涉及一種金屬?電介質?金屬超表面SERS基底及其加工方法。本發明SERS基底包括第一SiO₂基層，在第一SiO₂基層表面設置有貴金屬層，在貴金屬層表面設置有第二SiO₂基層，在第二SiO₂基層靠近貴金屬層一側的表面上設有凹槽，在凹槽的底面設置有若干貴金屬線。本發明SERS基底加工方法是先分別制得帶有貴金屬層的第一SiO₂基層以及具有凹槽且在凹槽底部周期分布有貴金屬線的第二SiO₂基層，然后將兩者組合便可得到最終的金屬?電介質?金屬超表面SERS基底。本發明金屬?電介質?金屬超表面SERS基底的使用，使得在SERS檢測中無需待測分子精確吸附在基底表面的熱點區域，避免了待測分子對基底表面的“污染”，實現了可連續SERS檢測。

技術領域

本發明涉及一種表面增強拉曼檢測技術，具體地說是一種金屬-電介質-金屬超表面SERS基底及其加工方法。

背景技術

表面增強拉曼散射（SurfaceEnhancedRamanScattering，SERS）檢測技術由于其高靈敏度、高精度、檢測速度快等優點而被廣泛應用于食品安全、生物制藥、醫療檢查、環境保護等領域的痕量檢測中。當前SERS檢測中所用的增強基底主要主要有兩種：單一金屬納米顆粒溶膠，包括金納米顆粒溶膠和銀納米顆粒溶膠；納米三維陣列結構，包括球狀納米陣列結構、柱狀納米陣列結構、錐狀納米陣列結構等。貴金屬納米顆粒溶膠具有成本低、制備簡單等優點，但是貴金屬納米顆粒溶膠熱點區域的數量在單位體積內有限且熱點區域范圍較小的缺點。利用等離子體刻蝕和傳統光刻加工技術制備的納米三維陣列結構具有很好的結構周期性和SERS信號重現性，但是加工成本高昂，加工時間長。這兩種SERS基底由于增強電場局限于其表面附近很小的區域，都需要待測分子精確吸附在其表面形成的熱點區域，導致基底的“污染”，無法實現可連續SERS檢測。

發明內容

本發明的目的就是提供一種金屬-電介質-金屬超表面SERS基底及其加工方法，以解決當前SERS基底熱點區域范圍過小且局限于表面附近，待測分子需要精確吸附從而產生“污染”的問題。

本發明是這樣實現的：一種金屬-電介質-金屬超表面SERS基底，包括第一SiO₂基層，在所述第一SiO₂基層表面設置有貴金屬層，在所述貴金屬層表面設置有第二SiO₂基層，在所述第二SiO₂基層靠近所述貴金屬層一側的表面上設有凹槽，在所述凹槽的底面設置有若干貴金屬線。

在本發明的SERS基底中，所述凹槽的橫截面為矩形，所述凹槽底面平行于所述貴金屬層。

在本發明的SERS基底中，所述貴金屬線相互平行且長度方向和所述凹槽的長度方向一致，所述貴金屬線等距分布。

在本發明的SERS基底中，所述貴金屬線的橫截面為矩形。

在本發明的SERS基底中，所述貴金屬層是通過蒸鍍方法將金或銀等貴金屬均勻、致密的附著在第一SiO₂基層表面形成的。

本發明還公開了一種金屬-電介質-金屬超表面SERS基底的加工方法，包括以下步驟。

a.準備表面平整的第一SiO₂基層，對其表面進行清洗并烘干。

b.通過蒸鍍方法將貴金屬均勻、致密的附著在預處理后的第一SiO₂基層表面，形成連續的貴金屬層。

c.準備表面平整的第二SiO₂基層，對其表面進行清洗并烘干。

d.在所述第二SiO₂基層表面涂布一層光刻膠，通過烘烤得到固化的光刻膠薄膜。