[发明专利]一种表面增强拉曼散射基底

说明书

本发明涉及一种表面增强拉曼散射基底，所述表面增强拉曼散射基底包括衬底，设置于衬底一侧表面的墙阵列，以及设置于墙阵列表面的等离子体共振纳米结构层；所述墙阵列包括平面介质格栅，以及覆盖所述平面介质格栅与衬底表面的金属膜层。本发明通过在SERS基底设置墙阵列结构以及覆盖墙阵列结构的等离子体共振纳米结构层，使表面等离激元波对表面等离子体共振的激发最大化，从而得到具有高灵敏度以及高均一性的表面增强拉曼散射基底。

技术领域

本发明属于表面光谱技术领域，涉及一种拉曼光谱基底，尤其涉及一种表面增强拉曼散射基底。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)由于具有分子特异性识别和高灵敏度，在化学、生物以及环境科学等领域，被认为是一种强大的分子检测光谱技术。SERS基底的本征性能主要由电磁场强度以及“热点”的数量与分布决定，其中“热点”是指表面等离子体金属和/或介质形成的纳米间隙。热点处的电磁场增强，即表面等离子体共振(LSPR)不仅强烈依赖于局部结构，还依赖等离子体材料和周围介质结构的光学性质。

表面等离激元(SPP)波作为二次激发光源，在热点纳米间隙处激发电磁场。由于波矢失匹，光滑的金属和/或介质界面不能直接激发出SPP波，除了引入棱镜耦合激发外，光栅或类光栅结构在入射下可以有效激发SPP波。构筑表面等离激元金属/介质组成的光栅及纳米间隙的特定结构，可激发SPP波，进而进一步激发热点处的LSPR，产生10⁸-10¹⁰的SERS增强效应。设计、制备等离激元金属/介质组成的光栅及纳米间隙的特定结构，对于实现SERS效应尤为重要。

CN 104155283A公开了一种制备高灵敏的表面增强拉曼散射基底的方法，具体是在硅基底上构筑悬空纳米天线结构阵列，金属纳米结构的振动模式可以通过蒸镀银的厚度控制，随着蒸镀银膜厚度的增加，悬空纳米天线的形貌与真空模式发生突变，这种突变使热点的强度增大，而且可以使热点的位置从纳米天线的底部移动到顶部。且介质银表面的疏水性带来的分子限域效应，增加了热点接触待测分子的可能性，提高了SERS基底的检测灵敏度。

CN 101672784A公开了一种井字形纳米电磁超介质表面增强拉曼散射衬底，所述衬底由基板及周期排列在其上并形成二维阵列的#字形纳米金属结构单元组成。所述衬底具有双波段电磁场共振响应、高的电磁场和拉曼散射增强效应、高稳定性和重现性，共振波长可在可见光到近红外光的范围内调节；且通过整齐排列，提高了表面增强拉曼散射测试的重现性。

CN 208780629U公开了一种基于介质光栅-金属薄膜与金属纳米颗粒复合结构的表面增强拉曼散射基底，包括玻璃衬底，金属薄膜，介质光栅，金属纳米颗粒。当TM偏振光正入射介质光栅-金属薄膜与金属纳米颗粒的复合表面时，在介质光栅-金属薄膜分界面上激发传播表面等离子体，在金属纳米颗粒上激发局域表面等离子体，传播表面等离子体和局域表面等离子体的强共振耦合，将使复合结构热点处的电场得到增强，得到很强的表面增强拉曼散射信号。

但上述表面增强拉曼散射基底的结构只能激发单一的表面等离激元波，电场增强效果有待进一步提高。因此，开发一种表面增强效应更加优异的表面增强拉曼散射基底具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面增强拉曼散射基底，通过表面增强拉曼散射基底表面阵列结构的设置，以及各层结构之间的配合作用，使所得表面增强拉曼散射基底具有高灵敏度以及高均一性。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种表面增强拉曼散射基底，所述表面增强拉曼散射基底包括衬底，设置于衬底一侧表面的墙阵列，以及设置于墙阵列表面的等离子体共振纳米结构层；

所述墙阵列包括平面介质格栅，以及覆盖所述平面介质格栅与衬底表面的金属膜层。

本发明所述墙阵列包括平面介质格栅以及覆盖所述平面介质格栅与衬底表面的金属膜层，其中所述“衬底表面”是指，衬底设置有墙阵列一侧的表面。