[发明专利]表面增强拉曼散射纳米指状物加热

说明书

表面增强拉曼散射(SERS)传感器可以包括基底、具有通过间隙与第二部分隔开的第一部分的导电层、与该导电层的第一部分和第二部分接触并在其间延伸以形成跨越该间隙的电阻桥的电阻层、和由该桥向上延伸的多个纳米指状物，所述电阻层响应跨越该桥由第一部分流向第二部分的电流加热该纳米指状物。

发明背景

表面增强拉曼散射(SERS)技术可以利用具有金属尖端的纳米指状物来促进照射该纳米指状物负载的分析物的光之间相互作用的感测。该分析物通过将纳米指状物浸没在含有分析物的液体中并随后去除和蒸发该液体来沉积在纳米指状物上。感测的相互作用可用于识别或分析该分析物。

附图概述

图1是示例性SERS传感器的示意图。

图2是另一示例性SERS传感器的示意图。

图3是另一示例性SERS传感器的截面图。

图4是另一示例性SERS传感器的截面图。

图5是用SERS传感器进行感测的示例性方法的流程图。

图6是实施图5的方法的图3的传感器的截面图。

图7是用SERS传感器进行感测的示例性方法的流程图。

图8是实施图7的方法的图3的传感器的截面图。

实例详述

本公开描述了表面增强拉曼光谱仪(SERS)传感器。公开的SERS传感器具有在纳米指状物下方提供整体电阻加热器以促进含分析物液体的蒸发的结构。因此，该SERS传感器可以更容易地制造并以低成本和以较低的复杂性集成在完整的分析芯片中。

本公开描述了利用加热器加热SERS传感器以便于使纳米指状物靠近并改善传感器性能的方法。如下文中将要描述的那样，将热量施加到纳米指状物上以便在传感器使用过程中暂时软化纳米指状物，使得纳米指状物更易于弯曲以促进纳米指状物的靠近，以进行测试。通过促进或增强纳米指状物的靠近，可以提高传感器的灵敏性和性能。

本公开进一步描述了利用加热器加热SERS传感器以减少或去除来自纳米指状物的环境中的污染物的方法。如下文中将要进一步描述的那样，将热量施加于纳米指状物和周边环境以临时加热该纳米指状物和周边环境以便在用该传感器测试之前使传感器污染表面脱气。由于污染表面可以在用该传感器感测之前脱气或以其它方式加热以去除污染物，该纳米指状物和周边环境表面可以由更多种材料形成，而不会使传感器性能降低。可用于形成该传感器的更宽范围的材料可以降低传感器的成本和复杂性，或提高其灵敏性或性能。

图1示意性显示了示例性SERS传感器20。传感器20具有在纳米指状物下方提供整体电阻加热器以促进含分析物液体的蒸发的结构。因此，该SERS传感器可以以低成本和较低的复杂性更容易地制造。

传感器20包括基底24、导电层40、电阻层50和纳米指状物60。基底24包括用于传感器20的基座或底座。在一个实施方案中，基底24包含硅或半导体基材料如III-IV化合物的层。在另一实施方案中，基底24可以包含聚合物、玻璃或陶瓷材料。

导电层40包含导电材料的层。层40包含第一部分62和通过间隙与该第一部分62隔开的第二部分64。部分62、64中的一个电连接到电流源上，而部分62、64中的另一个电连接到地。在所示实例中，部分62、64中的一个电连接到脉冲电压源，而部分62、64中的另一个电连接到地。在一个实施方案中，导电层40的导电部分62、64由相同的材料形成。在一个实施方案中，部分62、64由电阻小于或等于0.04-0.1欧姆/平方的导电材料形成。在一个实施方案中，部分62、64由包括但不限于Al、AlCu、AlCuSi、Cu、Ti、TiN、Ta、W、Mo、Pt和Au的导电材料形成。在一个实施方案中，层40的部分62、64具有4000-10000埃的厚度和0.04-0.08欧姆/平方的薄层电阻。