[发明专利]一种具有微观有序纳米结构SERS基底及制备方法

权利要求书

1.一种具有微观有序纳米结构SERS基底，为增强拉曼散射混合纳米结构，其包括基材，基材表面为具有周期性排列的柱状微纳结构，柱状微纳结构包括由第一材料构成的第一层，设置在第一层上方且由第二材料构成的第二层，基材及柱状微纳结构表面包覆由第三材料构成的第三层，第三层上沉积有金属纳米颗粒，基材由第一材料构成；所述第一材料为Si，所述第二材料为SiO₂，所述第三材料为Au，所述的金属纳米颗粒是Au纳米颗粒；

其制备方法，包括如下步骤：

(1)在硅片上生成SiO₂层；采用热氧化方法在硅片上生成SiO₂层，热氧化的温度为1000℃，时间为25min-60min；SiO₂层的厚度为200-500nm；

(2)采用自组装方式将聚苯乙烯胶体球附着在SiO₂层上；

(3)通过退火或反应离子刻蚀对得到的聚苯乙烯胶体球进行尺寸调控，通过控制反应离子刻蚀的气体流量和射频电压，控制聚苯乙烯球的大小；对聚苯乙烯胶体进行反应离子刻蚀，刻蚀气体为O₂，气流量分别为10-30sccm和10-30sccm，压强为0.5-1Pa，功率为40-80W，刻蚀时间为1.5-10min；

(4)通过金属辅助化学刻蚀或干法刻蚀对SiO₂介质层进行刻蚀；通过控制等离子体刻蚀的气体流量和射频电压，控制形成SiO₂纳米结构，刻蚀气体为CF₄和CHF₃，气流量分别为10-15sccm和35-50sccm，压强为150-300mTorr，功率为250-500W，刻蚀时间为60-200s；

(5)通过金属辅助化学刻蚀或干法刻蚀对SiO₂和Si混合纳米结构进行刻蚀；通过控制等离子体刻蚀的气体流量和射频电压，控制形成SiO₂和Si混合纳米结构，刻蚀气体为Cl₂和HBr，气流量分别为60-120sccm和10-60sccm，压强为200-400mTorr，功率为250-500W，刻蚀时间为10-180s；

(6)采用磁控溅射方法在带有纳米结构的硅片上沉积金，然后通过电化学法沉积金纳米颗粒。

2.一种具有微观有序纳米结构SERS基底的制备方法，包括如下步骤：

(1)在硅片上生成SiO₂层；采用热氧化方法在硅片上生成SiO₂层，热氧化的温度为1000℃，时间为25min-60min；SiO₂层的厚度为200-500nm；

(2)采用自组装方式将聚苯乙烯胶体球附着在SiO₂层上；所述的自组装方式为溶剂挥发自组装、主动吸附、静电吸附、亲疏水排斥或吸附；

(3)通过退火或反应离子刻蚀对得到的聚苯乙烯胶体球进行尺寸调控，通过控制反应离子刻蚀的气体流量和射频电压，控制聚苯乙烯球的大小；对聚苯乙烯胶体进行反应离子刻蚀，刻蚀气体为O₂，气流量分别为10-30sccm和10-30sccm，压强为0.5-1Pa，功率为40-80W，刻蚀时间为1.5-10min；

(4)通过金属辅助化学刻蚀或干法刻蚀对SiO₂介质层进行刻蚀；通过控制等离子体刻蚀的气体流量和射频电压，控制形成SiO₂纳米结构，刻蚀气体为CF₄和CHF₃，气流量分别为10-15sccm和35-50sccm，压强为150-300mTorr，功率为250-500W，刻蚀时间为60-200s；

(5)通过金属辅助化学刻蚀或干法刻蚀对SiO₂和Si混合纳米结构进行刻蚀；通过控制等离子体刻蚀的气体流量和射频电压，控制形成SiO₂和Si混合纳米结构，刻蚀气体为Cl₂和HBr，气流量分别为60-120sccm和10-60sccm，压强为200-400mTorr，功率为250-500W，刻蚀时间为10-180s；

(6)采用磁控溅射方法在带有纳米结构的硅片上沉积金，然后通过电化学法沉积金纳米颗粒。