[发明专利]一种银铝固溶纳米棒表面增强拉曼基底及其制备方法

说明书

本发明公开了一种银铝固溶纳米棒表面增强拉曼基底及其制备方法，属于痕量有机物检测技术领域。该表面增强拉曼基底包括基片以及基片表面由规则排列的纳米棒阵列组成，纳米棒阵列中的银和铝形成银铝固溶体结构。本发明采用双电子束共沉积的方法制备银铝固溶纳米棒薄膜，所制备的银铝固溶纳米棒薄膜可实现银和铝的原子比在99:1～1:99范围内连续变化。利用铝比银的氧势低，在空气中，铝跟氧优先结合，从而避免了银的氧化，提高了基底的存放稳定性；同时利用铝比银的化学电位低，在溶液中，铝和银形成一系列微小原电池，银作为阴极被保护，提高了在溶液中的抗腐蚀能力。此外，铝的加入抑制银原子在高温环境下的扩散，提高了基底的热稳定性。

技术领域

本发明属于痕量有机物检测技术领域，特别涉及一种具有银铝固溶纳米棒阵列结构的表面增强拉曼基底及其制备方法。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)已逐渐发展成为一种快速、无损、痕量分析的强大技术，广泛应用于化学，临床，环境和生物检测等领域。对于实际应用而言，SERS基底的灵敏度和稳定性至关重要。通常采用金、银或铜等贵金属材料制备高灵敏度的表面增强拉曼基片，由于银纳米结构基底在环境中容易硫化/氧化/腐蚀，其化学不稳定性大大限制了表面增强拉曼效应的应用。

据报道，目前研究的焦点是在Ag纳米结构表面上包覆一层极薄的惰性壳层来保护银纳米结构，提高银纳米结构的稳定性。例如，采用化学水解反应和原子层沉积(ALD)技术在银纳米棒上包覆非晶氧化物层(如SiO₂，TiO₂，HfO₂和Al₂O₃等)。除此之外，利用化学气相沉积(CVD)法将石墨烯覆盖到Ag纳米结构上，提高纳米结构的稳定性。这些包覆方法通常需要复杂的过程，容易引入杂质，从而间接影响SERS基底的灵敏度。

本发明利用银和铝的氧势差和电极电位差，牺牲铝从而避免银的失效，提供一种使得基底在空气中存放和溶液中浸泡后仍具有良好表面增强拉曼效应的新制备方法。同时铝的加入抑制银原子的扩散，提高了基底的热稳定性。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有包覆技术工序繁复的不足，提供一种新型的抗空气氧化及抗溶液腐蚀以及高热稳定性的银铝固溶纳米棒表面增强拉曼基底，及利用倾斜生长法(Glancing Angle Deposition，GLAD)共沉积银和铝制备银铝固溶纳米棒薄膜基底的方法。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种表面增强拉曼散射基底，包括基片以及基片表面的银铝固溶纳米棒。

进一步，所述基片为单晶硅基片、石英片或玻璃基片。

进一步，所述银铝固溶纳米棒为斜棒或圆柱阵列薄膜，所述纳米棒的长度为300nm～500nm。

进一步，所述银铝固溶表面增强拉曼基底中银和铝的原子比在99:1～1:99范围内连续可调。

上述表面增强拉曼散射基底的制备方法，包括步骤如下：

(1)将基片用丙酮、无水乙醇、去离子水逐一超声清洗并晾干；

(2)将步骤(1)制备的的基片固定在双电子束蒸发镀膜机的样品台上，其中两个蒸发源的中心距离控制在3～6cm；

(3)采用金属银和金属铝为靶材，将双电子束蒸发镀膜机腔室抽至2×10^－5Pa～9×10^－5Pa的高真空；

(4)调整双电子束入射角为85～88度，并使样品台静止或以每分钟5～10转的速率旋转，在样品台的基底上同时沉积金属银和金属铝，控制银的沉积速率为铝的沉积速率为得到由银铝固溶纳米棒阵列组成的表面增强拉曼基底。