[发明专利]芯片器件及其制作方法

说明书

本发明属于拉曼光谱检测技术领域，尤其公开了一种用于拉曼检测的芯片器件，其包括：基底、纳米颗粒层以及多孔层；其中，所述基底的表面凹陷形成间隔排列的多个凹槽，所述凹槽的槽壁以及位于两相邻的所述凹槽之间的基底的表面上覆盖有多孔层；所述纳米颗粒层覆盖于所述多孔层上。根据本发明的芯片器件具有多孔结构，具备较大的局域电磁场效应以及更多的拉曼活性增强点，使得该芯片器件具有高灵敏度。本发明还公开了上述芯片器件的制作方法，该制作方法工艺简单，生产成本低，适于大批量生产。

技术领域

本发明属于拉曼光谱检测技术领域，具体地讲，尤其涉及一种具有高灵敏度的用于拉曼检测的芯片器件及其制作方法。

背景技术

激光拉曼光谱技术近年来成为研究分子结构常用的光谱技术之一，这主要是由于在现有的光谱技术中，红外和拉曼技术是仅有的两种能够给出分子结构信息的表征手段；然而，一般的拉曼光谱信号比较弱，灵敏度很低，光散射信号易被荧光掩盖，这很大程度上降低了拉曼光谱技术的实用性，这种内在低灵敏度的缺陷制约了拉曼光谱应用于痕量和微量物质的日常检测。拉曼光谱的这种不足，通过引入特殊的纳米金属结构—表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering，简称SERS)衬底，就可以得到完美的解决。因此，如何设计和生产具有极高的拉曼信号增强能力的SERS衬底，是拉曼光谱技术实际应用于食品安全、环境监测和医疗卫生等领域的研究热点。

目前，利用粗糙金属表面、颗粒之间的纳米间隙、不规则金属纳米颗粒的尖端效应已能实现电磁场的局域增强，进而获得较强的SERS信号。不足之处是，拉曼增强活性点是随机分布的，这就使得在不同区域所得到的待测化学物质的拉曼特征峰具有不同的相对强度。此外，利用电子束曝光、聚焦离子束刻蚀等纳米加工技术，可以在实验室制备出金属纳米阵列构成的较均匀的SERS衬底，但是制备工艺相对复杂，无法作为低成本的量产技术。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种芯片器件及其制作方法，该芯片器件具有多孔结构，具备较大的局域电磁场效应以及更多的拉曼活性增强点。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种芯片器件，包括：基底、纳米颗粒层以及多孔层；其中，所述基底的表面凹陷形成间隔排列的多个凹槽，每个所述凹槽的槽壁以及位于相邻的两个所述凹槽之间的所述基底的表面上覆盖所述多孔层；所述纳米颗粒层覆盖所述多孔层。

进一步地，所述纳米颗粒层的制作材料选自金纳米颗粒、银纳米颗粒、铜纳米颗粒、过渡金属氧化物纳米颗粒中的任意一种。

进一步地，所述纳米颗粒层中纳米颗粒的粒径为10nm～50nm，间距为1nm～10nm。

进一步地，所述多孔层中孔的宽度为10nm～50nm，深度为10nm～1μm。

进一步地，所述凹槽阵列中凹槽的深度为10nm～1μm。

进一步地，所述凹槽的形状选自立方体、长方体、圆柱、圆锥中的任意一种。

进一步地，所述基底由有机聚合物材料或半导体材料或金属材料制成。

本发明的另一目的还在于一种芯片器件的制作方法，包括：提供一基底；在所述基底的表面上形成间隔排列的多个凹槽；在每个所述凹槽的槽壁以及位于相邻的两个所述凹槽之间的所述基底的表面上形成多孔层；在所述多孔层上形成纳米颗粒层。

进一步地，在所述基底的表面上形成间隔排列的多个所述凹槽的具体方法包括：对所述基底的表面进行图形化处理，以在所述基底的表面上形成间隔排列的多个介质掩膜层；对相邻的两个所述介质掩膜层之间暴露出的所述基底的表面进行刻蚀，以形成所述凹槽；将所述多个介质掩膜层剥离去除。