[发明专利]一种具有纳米微腔结构的金属银薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米微腔结构的制作方法，特别涉及一种具有纳米微腔结构的金属银薄膜的制备方法。

背景技术

表面等离子体共振 (Surface Plasmon Resonance，SPR)是指在金属和介质界面处，入射光场激发表面金属粒子中的传导电子集体共振，产生表面电荷电磁波的一种物理光学现象。当介质表面的折射率或者厚度发生微小变化时，SPR 的耦合条件改变，引起共振峰的偏移，所以局域表面等离子体的激发频率和宽度与金属颗粒的尺寸和形状相关，因此通过控制金属纳米颗粒的尺寸和形貌和结构，可以调控其表面等离子体共振峰位。

目前，通常利用微纳加工技术和化学合成两种方法，制备各种表面具有复杂几何结构的金属纳米颗粒和纳米结构，来调控表面等离子体共振峰的位置。而这些方法具有制作工艺复杂，污染环境，成本较高，不利于大面积制备具有经济效益的表面等离子体共振基底的缺点。

发明内容

本发明是针对纳米微腔结构的制作工艺复杂、成本高的问题，提出了一种具有纳米微腔结构的金属银薄膜的制备方法，不引入杂质，操作方便简单。

本发明的技术方案为：一种具有纳米微腔结构的金属银薄膜的制备方法，具体包括如下步骤：

1）将金属银靶和玻璃基片分别放入清洁装置中浸泡清洗，去除去除金属银靶和玻璃基片表面的油污；

2）将基片放入直流溅射沉积系统中，控制直流溅射沉积系统工作功率、预溅时间、薄膜沉积时间，将金属银均匀的沉积在玻璃基底表面，从而在玻璃表面形成一层均匀的金属银薄膜，将沉积好的银薄膜取出备用；

3）将金属银薄膜放入离子束刻蚀系统，设定系统电流、电压，以及离子束轰击金属银薄膜的表面角度、轰击时间后，进行轰击，形成表面具有纳米微腔结构的金属银薄膜。

所述离子束刻蚀系统刻蚀电流为100～600mA，加速电压为100～800V，刻蚀角度0～80度，时长为1～20分钟。

所述步骤１）清洁装置中浸泡清洗，可将金属银靶、基片分别放入丙酮、无水乙醇、去离子水中超声机中浸泡清洗1～20min进行去污。所述步骤２）直流溅射沉积系统工作功率为50W，预溅时长1-20min，薄膜沉积时长为１0min，将金属银均匀的沉积在基底表面。所述步骤３）将金属银薄膜放入离子束刻蚀系统，离子束轰击角度为50度，轰击电流为300mA，电压为400V，时间长度为10min，进行轰击，形成表面具有纳米微腔结构的金属银薄膜。

本发明的有益效果在于：本发明具有纳米微腔结构的金属银薄膜的制备方法，无需使用其他的辅助化学物质，不会引入新的杂质污染银薄膜微结构；与其它方法相比较，简便省时；本发明制作方法无毒无害，不会对操作人员造成伤害。

附图说明

图1为本发明具有纳米微腔结构的金属银薄膜的X射线衍射图谱；

图2为本发明具有纳米微腔结构的金属银薄膜的光学反射图谱；

图3为本发明具有纳米微腔结构的金属银薄膜的原子力显微镜（AFM）图像。

具体实施方式

通过研究发现，经离子束刻蚀改性金属银膜表面结构后，其表面具有特殊的纳米微腔结构，这一特性决定了金属银膜在表面等离子共振以及在实现单分子的Raman 信号检测中都将具有重要应用价值。

所用的材料是纯度99.99%的银靶为例，经直流溅射沉积系统，沉积在基片上，利用离子束刻蚀得到具有纳米微腔结构的金属银薄膜，具体制作步骤如下：

1、将金属银靶、基片分别放入丙酮、无水乙醇、去离子水中超声机中浸泡清洗10min，以去除金属靶材和玻璃基片表面的油污等杂质。

2、将基片、银靶放入直流溅射沉积系统中，工作功率为50W，预溅时长1-20min，薄膜沉积时长为１0min，将金属银均匀的沉积在基底表面，从而在玻璃表面形成一层高质量均匀的金属银薄膜，将沉积好的薄膜取出备用。

3、将金属银薄膜放入离子束刻蚀系统，离子束以0-80度（优选50度）角，电流为100-600mA （优选300mA），电压为100-800V（优选400V），时间长度为1-20min轰击金属银薄膜的表面，形成表面具有纳米微腔结构的金属银薄膜。

所制得的金属银薄膜具有纳米微腔结构，如图1为金属银薄膜的X射线衍射图谱，其中（111）、（200）、（311）为金属银膜的三个晶面；图2为金属银薄膜的光学反射图谱，其表明金属银薄膜具有高的反射率；图3为金属银薄膜的原子力显微镜（AFM）图像，显示出金属银膜表面具有纳米微腔结构。