[发明专利]一种基于表面等离子激元共振的折射率测试及其制作方法

摘要

本发明公开了一种基于表面等离子激元共振的折射率测试及制作方法，其特征在于：其结合以自组织排列的聚苯乙烯球阵列为模板，通过沉积与去除工艺制备金属微纳结构、介质薄膜层和金属薄膜层的叠层结构，所述叠层结构具有与背景物质折射率相关的表面等离子激元共振峰位，据此可以测试出背景物质的折射率。本发明所公开的基于表面等离子激元共振的折射率测试及制作方法，利用金属微纳结构、介质薄膜层和金属薄膜层所构筑的叠层结构的表面等离子激元共振的特征峰，实现背景氛围物质折射率的低成本、快速、精准测试。

主权项

1.一种基于表面等离子激元共振的折射率测试及制作方法，其特征在于：其结合以聚苯乙烯球阵列为模板，通过沉积与去除工艺制备金属微纳结构、介质薄膜层和金属薄膜层的叠层结构，所述叠层结构具有特征的表面等离子激元共振峰位，据此可以测试出背景物质的折射率。

2.根据权利要求1所述的基于表面等离子激元共振的折射率测试及制作方法，其特征在于：所述基于表面等离子激元共振的折射率测试及制作方法的具体流程如下：1)在清洗干净的玻璃基底沉积50～100纳米的金属薄膜；2)在金属薄膜表面旋涂聚合物薄膜；3)采用微量注射泵往水面注入聚苯乙烯球的水和乙醇的混合溶液，待聚苯乙烯球完全覆盖水面后停止注射并静置12小时；4)将在水面排布好的聚苯乙烯球阵列转移至聚合物和金属薄膜覆盖的玻璃基底上；5)在60℃的氮气氛围下热处理30分钟；6)在氧等离子氛围下刻蚀10～30分钟，使得聚苯乙烯球直径减小；7)再次沉积30～60纳米的金属薄膜；8)化学法去除聚苯乙烯球，然后在50℃的氮气氛围下热处理30分钟，得到金属微纳米孔阵列、聚合物薄膜层和金属薄膜层的叠层结构。

3.根据权利要求1所述的基于表面等离子激元共振的折射率测试及制作方法，其特征在于：先将制备的金属微纳米孔阵列、聚合物薄膜层和金属薄膜层的叠层结构在已知的不同背景折射率下对应的反射谱进行计算或测试，总结出表面等离子激元共振峰位与背景折射率的对应关系；后在未知背景折射率下测试反射谱，由反射谱的低谷位置而推算出未知背景折射率的大小。

4.根据权利要求1所述的基于表面等离子激元共振的折射率测试及制作方法，其特征在于：所述金属为金、银、铝、铂、铑或钌。

5.根据权利要求1所述的基于表面等离子激元共振的折射率测试及制作方法，其特征在于：聚苯乙烯球的自组装阵列使用“自下而上”法；而金属微纳结构通过“自上而下”法，用物理法沉积金属和化学法去除聚苯乙烯球得到。

6.根据权利要求1所述的基于表面等离子激元共振的折射率测试及制作方法，其特征在于：所述介质层薄膜为5～30纳米的聚甲基丙烯酸甲酯。

7.根据权利要求2所述的基于表面等离子激元共振的折射率测试及制作方法，其特征在于：所述聚苯乙烯球的初始直径为1～3微米，减小后的直径为初始值的50％～80％。

8.根据权利要求2所述的基于表面等离子激元共振的折射率测试及制作方法，其特征在于：金属第一次沉积采用电子束蒸镀、热蒸镀或磁控溅射方法实现；而第二次沉积采用电子束蒸镀方法实现。

9.根据权利要求2所述的基于表面等离子激元共振的折射率测试及制作方法，其特征在于：水和乙醇混合液中乙醇和水的质量比是1：1，聚苯乙烯球占混合液的质量百分比为25％。