[发明专利]一种纳米花阵列结构的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种纳米花阵列结构的制备方法及其应用，涉及纳米复合材料微加工技术领域，包括以下制备步骤：（1）清洗硅片；（2）通过自组装的方法制备得到六方密排聚苯乙烯微球阵列结构；（3）将六方密排聚苯乙烯微球阵列结构进行刻蚀制备得到溅射衬底；（4）在溅射衬底表面进行倾斜、旋转磁控溅射本发明制备得到的纳米花阵列结构由于具备顶端及侧缘尖锐的花瓣结构，该花瓣结构提供了丰富的热点，且花瓣之间距离较小，有利于获得极大的局域耦合场，因此纳米花阵列结构SERS活性高。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料微加工技术领域，尤其涉及一种纳米花阵列结构的制备方法及其应用。

背景技术

表面增强拉曼散射(Surface-enhancement Raman scattering,SERS)是基于粗糙金属表面产生强烈拉曼散射的现象，是一种无损特征性识别的探测方法。SERS技术的光谱不仅具有普通拉曼光谱测量过程中特异性强、不损坏样品等特点，同时具有更高的探测极限，它弥补了传统拉曼信号探测时信号弱的缺点，因此SERS技术作为一种强大的分析工具已经被广泛应用于化学化工、生命科学、国防安全、表面科学等领域。均匀及有序的SERS基底使得SERS光谱具备更好的稳定性和重现性，目前，现有技术中具有通过阳极氧化铝(AAO)模板进行精确控制样品表面形貌的制备技术。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种基于离子刻蚀制备表面拉曼增强活性基底的方法”，其公告号CN105424674B，其公开了一种基于离子刻蚀制备表面拉曼增强活性基底的方法，所述方法包括：制备阳极氧化铝AAO模板；将AAO模板转移至清洗后的硅片上；将硅片样品转移至快速热处理炉RTP腔体中进行退火，高温去除AAO孔里的聚苯乙烯PS；将硅片样品转移至离子刻蚀反应腔的真空腔体中，通入源气体氩气进行刻蚀，形成有序的纳米碗状阵列结构；将形成纳米碗状阵列结构的硅片样品于所述离子刻蚀反应腔中取出，通过热蒸发镀膜系统在所述纳米结构的表面再热蒸镀预置厚度的银膜，即得到表面拉曼增强活性基底。然而，采用AAO膜作为基底制备步骤较为复杂，同时AAO膜必须转移到其他基底，无法进行大面积制备高密度有序的阵列结构。

发明内容

本发明是为了克服上述技术问题，提出了一种纳米花阵列结构的制备方法及其应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种纳米花阵列结构的制备方法，包括以下制备步骤：

（1）清洗硅片；

（2）通过自组装的方法制备得到六方密排聚苯乙烯微球阵列结构；

（3）将六方密排聚苯乙烯微球阵列结构进行刻蚀制备得到溅射衬底；

（4）在溅射衬底表面进行倾斜、旋转磁控溅射。

本发明在制备过程中，首先经过利用自组装的方法制备得到六方密排聚苯乙烯微球阵列结构，该阵列结构中每个聚苯乙烯微球周围均匀排列有六个聚苯乙烯微球，随后对聚苯乙烯微球进行刻蚀，不但使得聚苯乙烯微球的体积缩小到一定程度，为后续的磁控溅射留出空间，同时也使得聚苯乙烯微球表面呈现凹凸不平状，利于诱导纳米结构的局域生长，从而制备得到溅射衬底；随后对溅射衬底表面进行倾斜、旋转磁控溅射，在溅射过程中，沿着旋转方向旋转生长，从而制备得到纳米花阵列结构。

本发明制备得到的纳米花阵列结构由于具备顶端及侧缘尖锐的花瓣结构，该花瓣结构提供了丰富的热点，且花瓣之间距离较小，有利于获得极大的局域耦合场，因此本发明纳米花阵列结构SERS活性高。

作为优选，步骤（1）中所述清洗硅片为将硅片置于体积比为1:2-3:5-6的氨水、过氧化氢和去离子水的混合溶液中，加热至沸腾5-10min后，冷却，将硅片依次采用去离子水和无水乙醇超声10-20min。

作为优选，步骤（2）所述六方密排聚苯乙烯微球阵列结构中聚苯乙烯微球的直径为100-250nm。