[发明专利]一种银/多孔金字塔硅表面增强拉曼基底的制备方法

说明书

本发明公开了一种银/多孔金字塔硅表面增强拉曼基底的制备方法，通过先后使用混合溶液刻蚀法和金属辅助刻蚀法制备出多孔金字塔硅，随后将其放置于氢氟酸和硝酸银混合溶液中浸渍还原得到银/多孔金字塔硅表面增强拉曼基底。本发明方法制备的银/多孔金字塔硅表面增强拉曼基底的金字塔阵列及其表面的银纳米颗粒分布比较均匀，且工艺、设备简单，为银/三维硅结构表面增强拉曼基底的制备提供了一种新型、低成本的方法。

技术领域

本发明涉及一种银/多孔金字塔硅表面增强拉曼基底的制备方法。

背景技术

表面增强拉曼光谱(SERS)因其在分子检测方面的灵敏性、无损性而具有广阔的应用前景。合适的衬底材料及其表面结构调控是获得较强的SERS效应的重要因素。目前，针对贵金属纳米颗粒与三维硅复合基底的SERS效应已经得到了越来越多的的研究。如：Zhu等利用金属辅助刻蚀法制备多孔硅，然后利用浸渍还原法沉积银纳米颗粒[Adv.Funct.Mater.2003,13,127]；Feng等利用HF-Fe(NO₃)₃刻蚀制备硅柱状阵列，然后通过浸渍还原法沉积银纳米颗粒[Nanotechnology,2009,20,295501]；Man等利用NaOH-IPA(异丙醇)腐蚀制备金字塔硅，然后通过热蒸镀法沉积银纳米颗粒[Sci.Rep.2016,6,25243]。但上述制备方法具有工艺复杂、反应时间长、SERS性能较差、成本较高等缺点。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供了一种银/多孔金字塔硅表面增强拉曼基底的制备方法。与其他贵金属纳米颗粒/三维硅结构衬底相比，本发明衬底上的多孔金字塔硅具有更大的比表面积，既可以增加贵金属纳米颗粒热点的数量，又非常利于待测分子的吸附，可获得高灵敏度的SERS性能。

本发明银/多孔金字塔硅表面增强拉曼基底的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将硅片(Si)放入RCA-1溶液中超声清洗30min，备用；

步骤2：室温下，将NaOH溶液加入烧杯中，对经步骤1清洗后的硅片在一定温度下进行化学抛光；

步骤3：将NaOH溶液和异丙醇(IPA)依次加入到烧杯中，对经步骤2化学抛光处理后的硅片在一定温度下进行刻蚀，随后使用去离子水清洗，备用；

步骤4：将步骤3刻蚀后的硅片依次浸入HF/AgNO₃混合溶液和HF/H₂O₂混合溶液中，随后使用浓硝酸(市售浓硝酸，质量浓度68％)浸泡、去离子水清洗，得到多孔金字塔硅；

步骤5：将多孔金字塔硅浸入HF/AgNO₃混合溶液中反应一定时间后清洗、干燥，即可得到银/多孔金字塔硅表面增强拉曼基底。

所述硅片为P型、低电阻率单晶硅片，电阻率为0.0015Ω.cm。

步骤1中，所述RCA-1溶液是由28％的NH₄OH溶液、30％的H₂O₂溶液和水按体积比1:1:5的比例混合构成。

步骤2中，所述NaOH溶液的浓度为8.91M。

步骤2中，化学抛光的温度为85℃，化学抛光的时间为3min。

步骤3中，所述NaOH溶液的浓度为0.64M；NaOH溶液和IPA以体积比16:1混合。

步骤3中，刻蚀温度为80-90℃，刻蚀时间为15-30min。