[发明专利]一种表面增强拉曼金属纳米圆盘阵列基底的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于表面增强拉曼的检测衬底材料领域，具体涉及一种表面增强拉曼检测性能的金属纳米圆盘阵列基底的制备方法。

背景技术

表面增强拉曼（SERS）作为在极低浓度下检测分析物信息的一种有效的分析方法，从20世纪70年代首次发现就已引起了人们的相当大的关注。SERS是基于增强基底局域表面等离子共振的激发增强了待测分析物分子的拉曼信号，因此SERS对增强基底有很大的依赖性。能合成出具有高重复性，高利用率和较高的增强因子的有序大面积的SERS增强基底是人们一直追寻的目标。很多致力于这方面工作的研究工作者也研究出了很多高性能的SERS基底的方法，例如自下而上和自上而下的SERS基底合成方法，其中有的检测基底可以检测到待测物质的单分子的拉曼信号。在一般情况下，大多数涉及到纳米粒子的合成及纳米粒子在基片等的自组装，可以产生具有较高的灵敏度SERS衬底，但可重复性和均匀性比较差。有些自上而下的技术也用于制备具有重现性好的SERS增强衬底，如电子束光刻，纳米球光刻技术，纳米压印光刻技术，以及其他的合成方法。然而，同时具有高灵敏度，大面积的均匀性和高重现性的SERS衬底的制备仍然是一直制约着SERS的实际应用的关键因素。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种具有高重复性和敏感性表面增强拉曼检测性能的金属纳米圆盘阵列的制备方法，通过同步辐射X射线干涉光刻（XIL）和电子束气相沉积制备出规整的，具有均匀直径的金属纳米圆盘阵列，并通过改变圆盘直径，厚度及双金属的的方式来提高SERS的增强性能。

技术方案：本发明公开了一种表面增强拉曼金属纳米圆盘列阵基底的制备方法，包括如下步骤：（1）基底为2英寸的Si基底，分别用去离子水，无水乙醇，丙酮对基底进行超声处理，用氮气枪将其吹干。使用匀胶机在Si基底上旋涂一层70nm的光刻胶聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），匀胶机的转速为4000rpm，时间1min。然后在烘烤机上用180℃烘烤90s得到表面有70nm PMMA的Si基片；（2）把涂完光刻胶的Si基片放在同步辐射X射线干涉曝光腔中进行曝光（上海光源BL08U1B XIL线站进行）。（3）把曝光完的表面有PMMA的Si基底进行显影，使用的显影液为甲基异丁基酮/异丙醇（MIBK/IPA）=1:3的配合混合溶液，显影时间为60s。再用超纯水清洗Si，清洗3次，再用氮气枪吹干。制得PMMA孔状阵列；（4）用电子束物理气相沉积的方法在制得的PMMA孔状阵列上沉积金属薄膜，电子束物理气相沉积金属薄膜过程中腔体压力为5×10^-6Torr，功率为11%，沉积速率为0.05nm/s，沉积20~2000s后得到表面有金属薄膜的PMMA孔状阵列；（5）把步骤4所得的PMMA孔状阵列样品放在丙酮中超声处理2min。去除PMMA孔状模板，最后在超纯水里清洗处理，再在氮气枪在干燥，制得金属纳米圆盘阵列。

有益效果：此发明得到的表面增强拉曼基底实用性强、面积大，从而大大方便日常SERS检测技术。此发明还可以制备更高SERS灵敏性和重复性的双层双金属纳米圆盘阵列基底，在相同的实验条件下，双层双金属纳米圆盘阵列基底比单一金属纳米盘阵列具有更高的灵敏度，重现性和很好的优势，很好的实现了SERS检测的实际应用。

附图说明

图1为具体实施方式的制备具有高重复性和敏感性表面增强拉曼检测性能的金纳米圆盘阵列的步骤示意图。

图2为实施例1中旋涂在Si基底上的PMMA在软X射线环境下曝光，显影后制得的160nm直径的孔状阵列的扫描电子显微镜（SEM）的形貌图。

图3为实施例1中制得的PMMA孔状阵列上沉积10nmAu薄膜的扫描电子显微镜（SEM）的形貌图。

图4为实施例1中制得的160nm直径，10nm厚度的Au纳米圆盘阵列的扫描电子显微镜（SEM）的形貌图。

图5为实施例1中制得的160nm直径，10nm厚度的Au纳米圆盘阵列的原子力显微镜（AFM）的2D形貌图。

图6为实施例1中制得的160nm直径，10nm厚度的Au纳米圆盘阵列作为表面增强拉曼基底对不同浓度（10^-5M，10^-6M，10^-7M）的R6G的拉曼光谱图。。