[发明专利]一种基于REBCO模版的SERS基底及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于REBCO模版的SERS基底及其制备方法，所述SERS基底包括REBCO模版层及所述REBCO模版层外表镀覆的金属修饰层；其中，所述REBCO模版层的厚度在10～2000nm连续可调，结构从非晶到多晶，a、b轴取向及c轴取向或混合取向任意可调；所述金属修饰层为金属薄膜或者金属颗粒层；所述金属修饰层的厚度为5～200nm。本发明的基底及其制备方法与现有技术相比，优势在于：利用本发明制备的SERS基底均一性好，灵敏度高，且具有金属柔性特征，可满足多种应用需求；REBCO生长机理和生长方法已被大量研究，精确控制下的产业化生产容易实现；同时本发明的制备方法简单，生长过程中的实验参数相对化学方法更加容易控制，产业化制备成本可以低于0.5$/cm²。

技术领域

本发明涉及一种基于REBCO模版的SERS基底及其制备方法，即一种利用稀土氧化物涂层导体作为模板制备的SERS基底及其制备方法，特别是涉及利用脉冲激光沉积技术(以后简称PLD)和化学方法制备具有一定取向和缺陷的稀土氧化物(以后简称REBCO，RE＝稀土元素)涂层，然后以此为模板在柔性基底上制备均匀性好、增强效果明显、成本低且可重复性强的SERS基底的方法。

背景技术

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种非常强大的高灵敏分析技术，它可以探测和分析物质表层所吸附的各类分子，对于有些体系，它的灵敏度甚至达到检测单分子水平。经过近几十年的发展，目前SERS领域仍然存在一些亟待解决的问题，总体来说包括以下三个方面：其一，扩大SERS增强材料的范围；其二，制备适当粗糙的SERS基底的工艺探索；其三，实现SERS定量分析的理论和技术。获取具有高敏感性、高稳定性、重复性的基底，并使基底具有很好的选择性，为目前拉曼检测基底设计与制造的关键问题。然而，SERS基底真正走向应用除了需要满足上诉要求外，还很大程度取决于SERS基底的产业化能力、生产工艺和生产成本。目前，常用SERS基底的制备方法为自下而上(Bottom-Up)和自上而下(Top-Down)两种方法。通常来讲，自下而上的方法是基于金和银等纳米颗粒的化学合成方法，虽然该方法简单、容易合成，但有很大的缺点，具体包括：1、利用溶液法合成的纳米颗粒制备的SERS基底，事实上只有很少一部分颗粒具有SERS活性，其他的纳米颗粒覆盖在基底表面抑制了SERS检测效果。2、溶液制备的纳米颗粒很难控制他们的团聚效果，必然会影响SERS检测效果的稳定性和重复性。3、特别重要的是，对于控制合成稳定纳米SERS活性热点的方法还不成熟，也就是说关于控制合成具有特定形貌的纳米结构还带有一定的随意性。自上而下方法一般是基于一些常规的物理技术，主要包括聚焦离子束法、模板印刷、CVD法、光刻法等，利用它们可以构建新颖且宏观的SERS活性基底。这类基底的劣势主要是：1、这种大表面积的基底很难从技术上实现完全控制，进而有可能导致不同批次衬底之间表面形貌不是完全一致。2、通常这种衬底具有较差的机械性能，尤其是柔韧性不好，容易断裂。除此之外，还有利用生物模版制备三维活性基底、表面功能修饰、激光溶蚀等方法。虽然其中的一些方法已经能够在小范围内实现周期性结构并获得较高的增益，但同时具备产业化应用所有要求的SERS基底尚未出现。

作为一种最具应用潜力的高温超导材料，REBCO涂层导体因其具有的独特优势，被认为很可能取代以铋系为代表的第1代高温超导带材，应用于众多超导强电技术。自其诞生以来，国内外均给予高度关注，世界各国均投入了大量研究经费对其产业化制备技术进行研究，已取得了一系列的理论和实验成果。REBCO涂层导体本质上是一种颗粒型陶瓷氧化物，柔韧性较差，且具有很强的各向异性，因此第二代高温超导带材的普遍工艺，是采用各种镀膜手段在很薄(40～100微米)的传统金属基带(镍基合金或不锈钢等合金)上镀一层大约1到几个微米厚且同时应具备双轴织构的REBCO薄膜，这对工艺要求非常苛刻(其典型结构见说明书附图1)。