可調(diào)諧表面增強(qiáng)拉曼散射基底的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可調(diào)諧表面增強(qiáng)拉曼散射基底的制備方法，對(duì)K9玻璃基片進(jìn)行清洗，去除基片表面的油污雜質(zhì)；將K9玻璃基底放入離子束刻蝕系統(tǒng)，設(shè)定離子束轟擊角度、刻蝕電流、加速電壓、刻蝕時(shí)間，對(duì)基片進(jìn)行離子束刻蝕，形成表面具有一定粗糙度的基底；將刻蝕后的基底清洗干凈后置于真空沉積系統(tǒng)中進(jìn)行烘干；把烘干刻蝕后的基底放入直流濺射沉積系統(tǒng)中，設(shè)定沉積工作功率和薄膜沉積時(shí)間，將貨幣金屬均勻的沉積在被刻蝕的基底表面，形成表面增強(qiáng)層基底，將沉積好的薄膜基底取出。本發(fā)明不需直接糙化表面增強(qiáng)層，能夠有效避免對(duì)表面增強(qiáng)層的污染；制作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、成本低，適用批量化生產(chǎn)；本發(fā)明無毒無害，不會(huì)對(duì)操作人員造成傷害。
【專利說明】可調(diào)諧表面增強(qiáng)拉曼散射基底的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種單分子光譜分析檢測(cè)技術(shù)，特別涉及一種可調(diào)諧表面增強(qiáng)拉曼散射基底的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]拉曼光譜在分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)等方面是一種常用而且功能強(qiáng)大的分析工具，廣泛應(yīng)用于無損檢測(cè)和分子識(shí)別的技術(shù)，它能夠提供物理、化學(xué)和生物分子的結(jié)構(gòu)信息。但是由于拉曼光譜是一種非彈性散射光譜，其在低濃度下散射光譜強(qiáng)度微弱，所以常規(guī)的拉曼散射的強(qiáng)度比瑞利散射弱的多，靈敏度非常低。這種內(nèi)在低靈敏度的缺陷制約了拉曼光譜在痕量檢測(cè)和表面科學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展。因此需要依靠表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低濃度下物質(zhì)的檢測(cè)。
[0003]SERS是將物質(zhì)分子吸附在金屬納米粒子上，當(dāng)入射光與金屬納米粒子相互作用時(shí)，就能夠激發(fā)金屬納米粒子中的傳導(dǎo)電子，產(chǎn)生強(qiáng)烈振蕩，使金屬納米粒子表面電場(chǎng)強(qiáng)度增加，形成表面等離子體共振(SPR)，從而增強(qiáng)吸附物分子的振動(dòng)信號(hào)，達(dá)到增強(qiáng)拉曼信號(hào)的目的。
[0004]目前，通常利用微納加工技術(shù)和化學(xué)合成兩種方法，制備各種表面具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的金屬納米顆粒和納米結(jié)構(gòu)，來調(diào)控表面等離子體共振峰的位置。而這些方法具有制作工藝復(fù)雜，污染環(huán)境，成本較高，不利于大面積制備具有經(jīng)濟(jì)效益的表面等離子體共振基
。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)表面等離子共振的方法復(fù)雜、成本高的問題，提出了一種可調(diào)諧表面增強(qiáng)拉曼散射基底的制備方法，不但適用于低濃度下樣品的檢測(cè)，而且制作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、成本低，適于批量生產(chǎn)，這必將為進(jìn)一步促進(jìn)SERS技術(shù)在表面吸附、電化學(xué)催化、傳感器、生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)和痕量檢測(cè)分析方面發(fā)揮重要作用。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種可調(diào)諧表面增強(qiáng)拉曼散射基底的制備方法，具體包括如下步驟:
1)對(duì)K9玻璃基底進(jìn)行清洗，去除基片表面的油污雜質(zhì)；
2)將K9玻璃基底放入離子束刻蝕系統(tǒng)，設(shè)定離子束轟擊角度、刻蝕電流、加速電壓、刻蝕時(shí)間，對(duì)K9玻璃基底進(jìn)行離子束刻蝕，形成表面具有粗糙度的基底；
3)將刻蝕后的基底清洗干凈后置于真空沉積系統(tǒng)中進(jìn)行烘干；
4)把烘干刻蝕后的K9玻璃基底放入直流濺射沉積系統(tǒng)中，設(shè)定沉積工作功率和薄膜沉積時(shí)間，將貨幣金屬均勻的沉積在被刻蝕的基底表面，形成表面增強(qiáng)層基底，將沉積好的薄膜基底取出。
[0007]所述貨幣金屬選金、銀、銅中的任意一種或兩種以上的復(fù)合材料層。
[0008]所述離子束刻蝕系統(tǒng)離子束轟擊角度O?80度，刻蝕電流為100?600mA，加速電壓為100?600V，刻蝕時(shí)長(zhǎng)為I?30分鐘。
[0009]所述離子束刻蝕系統(tǒng)，所用氣體為四氟化碳。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明可調(diào)諧表面增強(qiáng)拉曼散射基底的制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不需直接糙化表面增強(qiáng)層，能夠有效避免對(duì)表面增強(qiáng)層的污染；制作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、成本低，適用批量化生產(chǎn)；本發(fā)明無毒無害，不會(huì)對(duì)操作人員造成傷害。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所得到的沉積在未經(jīng)離子束刻蝕表面的金屬銀薄膜原子力顯微鏡(AFM)圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例所得到的沉積在經(jīng)離子束刻蝕表面的金屬銀薄膜原子力顯微鏡(AFM)圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例所得到的具有表面拉曼增強(qiáng)基底的金屬銀薄膜的X射線衍射(XRD)圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例所得到的具有表面拉曼增強(qiáng)基底的金屬銀膜的羅丹明B探測(cè)分子的拉曼圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明的實(shí)施例中所用的材料是純度99.99%的銀靶，制備方法具體步驟包括:
1、預(yù)處理:
將K9玻璃基片分別置于丙酮、無水乙醇、去離子水中，并在超聲機(jī)中浸泡清洗lOmin，以去除K9玻璃基片表面的油污等雜質(zhì)。
[0013]2、離子束刻蝕:
將K9玻璃基片放入離子束刻蝕系統(tǒng)，離子束轟擊角度為50度，刻蝕電流為300mA，加速電壓為400V，刻蝕時(shí)間長(zhǎng)度為lOmin，形成表面具有一定粗糙度的基底。
[0014]3、刻蝕后基片的清洗:
將刻蝕后的K9基片分別放入內(nèi)有丙酮、無水乙醇、去離子水的超聲機(jī)中浸泡清洗lOmin，在真空中60°C干燥30分鐘，烘干備用。
[0015]4、直流濺射沉積:
把刻蝕后的K9玻璃基片放入直流濺射沉積系統(tǒng)中，工作功率為50W，薄膜沉積時(shí)長(zhǎng)為3min，將銀單質(zhì)均勻的沉積在被刻蝕的基底表面，從而形成一層高質(zhì)量均勻的表面增強(qiáng)層。將沉積好的薄膜基底取出。
[0016]所述表面增強(qiáng)層為貨幣金屬層，所選材料為金、銀、銅中的任意一種或兩種以上的復(fù)合材料層。其離子束刻蝕電流為100-600mA，加速電壓為100-600V，刻蝕轟擊角度O — 80度，刻蝕時(shí)長(zhǎng)為1-30分鐘。離子束刻蝕系統(tǒng)，所用氣體為四氟化碳。薄膜沉積方法為真空沉積法。
[0017]圖1和圖2分別為本發(fā)明實(shí)施例所得到的沉積在未經(jīng)和經(jīng)過離子束刻蝕表面的金屬銀薄膜原子力顯微鏡(AFM)圖；圖1的表面粗糙度為0.501nm，而圖2的表面粗糙度為
11.791nm。圖3為本發(fā)明實(shí)施例所得到的具有表面拉曼增強(qiáng)基底的金屬銀薄膜的X射線衍射(XRD)圖，其中(111)，(200)，(311)分別是金屬銀的三個(gè)晶面。圖4為本發(fā)明實(shí)施例所得到的具有表面拉曼增強(qiáng)基底的金屬銀膜的羅丹明B探測(cè)分子的拉曼圖，其中a是表示沉積于未經(jīng)離子束刻蝕的K9玻璃表面的金屬銀薄膜所獲得的羅丹明B的拉曼光譜；b表示沉積于經(jīng)離子束刻蝕后K9玻璃表面的金屬銀薄膜所獲得的羅丹明B的拉曼光譜，明顯b中的拉曼信號(hào)更強(qiáng)。
【權(quán)利要求】
1.一種可調(diào)諧表面增強(qiáng)拉曼散射基底的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟: 1)對(duì)K9玻璃基底進(jìn)行清洗，去除基片表面的油污雜質(zhì)； 2)將K9玻璃基底放入離子束刻蝕系統(tǒng)，設(shè)定離子束轟擊角度、刻蝕電流、加速電壓、刻蝕時(shí)間，對(duì)K9玻璃基底進(jìn)行離子束刻蝕，形成表面具有粗糙度的基底； 3)將刻蝕后的基底清洗干凈后置于真空沉積系統(tǒng)中進(jìn)行烘干； 4)把烘干刻蝕后的K9玻璃基底放入直流濺射沉積系統(tǒng)中，設(shè)定沉積工作功率和薄膜沉積時(shí)間，將貨幣金屬均勻的沉積在被刻蝕的基底表面，形成表面增強(qiáng)層基底，將沉積好的薄膜基底取出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可調(diào)諧表面增強(qiáng)拉曼散射基底的制備方法，其特征在于，所述貨幣金屬選金、銀、銅中的任意一種或兩種以上的復(fù)合材料層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述可調(diào)諧表面增強(qiáng)拉曼散射基底的制備方法，其特征在于， 所述離子束刻蝕系統(tǒng)離子束轟擊角度O?80度，刻蝕電流為100?600mA，加速電壓為100?600V，刻蝕時(shí)長(zhǎng)為I?30分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述可調(diào)諧表面增強(qiáng)拉曼散射基底的制備方法，其特征在于， 所述離子束刻蝕系統(tǒng)，所用氣體為四氟化碳。
【文檔編號(hào)】C03C19/00GK104230183SQ201410467546
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】丁亮亮, 洪瑞金, 楊賽, 張大偉, 陶春先 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)