电场增强元件、分析装置以及电子设备制造方法及图纸

技术编号:13510971 阅读:164 留言:0更新日期:2016-08-11 13:43
本发明专利技术提供一种用于吸附靶物质的热点的数量丰富且能够高效地测量靶物质的电场增强元件、分析装置以及电子设备。本发明专利技术的电场增强元件包括:传播型表面等离子体产生部;局域型表面等离子体产生部,形成于基板的一表面的上方,并包含多个金属微小构造体;以及金属层,形成于基板面的上方,并使由传播型表面等离子体产生部产生的传播型表面等离子体在沿基板面的方向上向局域型表面等离子体产生部传播,金属微小构造体包含在基板面的法线方向上相互分离地配置的多个金属微小构造。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种用于吸附靶物质的热点的数量丰富且能够高效地测量靶物质的电场增强元件、分析装置以及电子设备。本专利技术的电场增强元件包括:传播型表面等离子体产生部;局域型表面等离子体产生部,形成于基板的一表面的上方,并包含多个金属微小构造体;以及金属层,形成于基板面的上方,并使由传播型表面等离子体产生部产生的传播型表面等离子体在沿基板面的方向上向局域型表面等离子体产生部传播,金属微小构造体包含在基板面的法线方向上相互分离地配置的多个金属微小构造。【专利说明】电场増强元件、分析装置以及电子设备
本专利技术涉及电场增强元件、分析装置以及电子设备。
技术介绍
近年来,医疗诊断、食物的检查等的需求愈发增大,谋求小型且高速的感测技术的 开发。以电化学的手法为首,研究有各种类型的传感器,但是出于可集成化、低成本、而且不 受测量环境限制这样的理由,对于使用了表面等离子体共振(SPR = Surface Plasmon Resonance)的传感器的关心高涨。 例如,已知有使用在设于全反射型棱镜表面的金属薄膜处产生的SPR来检测抗原 抗体反应中的抗原的吸附的有无等、靶物质的有无吸附。该手法通过检测基于SPR的消光波 长在检测对象分子(靶物质)的吸附前后的移动来感测检测对象分子的存在。 另外,作为检测低浓度的靶物质的高灵敏度分光技术之一,应用了 SPR的表面增强 拉曼光谱(SERS:Surface Enhanced Raman Scattering)受到瞩目。SERS指的是拉曼散射光 在具有纳米数量级的凸凹构造的金属表面增强IO2倍~1〇 14倍的现象。 当对分子照射激光等单一波长的激励光时,散射有从激励光的波长仅偏移分子的 振动能量的量所得的波长的光(拉曼散射光)。当对该散射光进行分光处理时,获得分子种 类所固有的光谱(指纹光谱)。通过分析该指纹光谱的形状而能够对分子进行辨别。 另一方面,由于在拉曼光谱中,拉曼散射光非常微弱,因此提出有各种表示在极低 浓度的物质检测中应用了 SERS所得的较强的增强度的传感器芯片。例如,在专利文献1以及 专利文献2中,提出有将金属纳米粒子层隔着由电介质构成的间隙层排列于镜层之上的构 造的芯片。这样的构造在非专利文献1中也被报告,在该文献中,将其称作Gap type Surface Plasmon(GSP)模型。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特表2007-538264号公报 专利文献2:日本特开2008-014933号公报 非专利文献 非专利文献l:〇PTICS EXPRESS Vol .17,Νο·20(2009)ρρ· 17234-17241
技术实现思路
专利技术所要解决的课题 在现有技术文献所公开的传感器芯片中,对形成于基板上的金属纳米构造照射 光,在金属纳米构造的周围激励局域型表面等离子体(LSP:Localized Surface Plasmon), 继而激励来自靶分子的SERS,从而尝试高灵敏度的检测。但是,在以更高灵敏度的检测为目 的的情况下,重要的是通过更高密度地配置金属纳米构造来提高形成增强电场的区域、即 所谓的热站(也称作热点)的电场增强度,以及增加每单位面积的热站的数量(热站的密 度)。 热站产生于金属纳米构造的周围,在以靠近的方式配置于基板上的情况下,在与 该相邻的金属纳米构造之间产生更高的增强度,通常,金属纳米构造越靠近,就能够使增强 度越高。另外,之所以在基板上高密度地配置金属纳米构造,是考虑到沿基板面高密度地配 置并且沿基板面的法线方向堆积地配置是有效的。 而且,在沿基板面的法线方向堆积金属纳米构造的情况下,通过电介质来使上下 的金属纳米构造之间分离。该情况下的电介质的膜厚的形成能够通过成膜工序来进行,能 够通过较高的精度较薄地形成该电介质的膜厚。因此,与在沿基板面的平面上配置的情况 相比,更加易于使金属纳米构造间的距离靠近地进行配置。因此,通过沿基板面的法线方向 堆积金属纳米构造,能够期待获得表示更强的电场增强度的热站。 另一方面,热点在被施加了具有在沿连结相邻的金属纳米构造的线的方向上振动 的电场的激励光的情况下,电场增强度进一步升高。即,为了获得较高的增强度,激励光包 含沿连结相邻的金属纳米构造的线的方向上的偏振光是有利的。 在此,在沿与基板面平行的方向排列金属纳米构造的情况下,向基板面入射激励 光,从而易于施加在沿连结金属纳米构造对的轴的方向上具有振幅的电场。但是,在沿基板 面的法线方向堆积金属纳米构造的构造的情况下,使用具有基板面的法线方向上的偏振光 成分的激励光为佳。但是,当相对于基板面垂直地入射激励光时,通常,这样的激励光成为 具有沿基板面的方向上的偏振光成分的光,因此无法在金属纳米构造对间形成较强的电 场。 为了施加在沿连结金属纳米构造对的轴的方向上(即,基板面的法线方向)具有振 幅成分的电场,需要从与基板面平行的方向入射激励光,在多数情况下,与光的光斑直径相 比,金属纳米构造对的大小非常小,因此只有极少部分的光能够被用于局域型表面等离子 体的激励,导致激励光的能量的利用效率变小。 这样,在沿基板面的法线方向堆积金属纳米构造的情况下,单纯地对基板面入射 激励光则难以充分地施加在基板面的法线方向上具有振幅的电场,无法以期待那样大小实 现热站密度。 本专利技术的几个技术方案的目的之一在于提供用于吸附靶物质的热点的密度较高、 且热点的电场增强度较高的电场增强元件、分析装置以及电子设备。 用于解决课题的技术方案 本专利技术是为了解决上述问题的至少一部分而作成的,能够用以下方式或应用例来 实现。 本专利技术的电场增强元件的一方式包括:传播型表面等离子体产生部;金属层,形成 于基板的一表面的上方,并使由所述传播型表面等离子体产生部产生的传播型表面等离子 体在沿所述基板面的方向上传播;以及局域型表面等离子体产生部,形成于所述金属层的 上方且在俯视下与所述传播型表面等离子体产生部不同的位置处,并包含多个金属微小构 造体,所述金属微小构造体包含在所述基板面的法线方向上相互分离配置的多个金属微小 构造。 这样的电场增强元件通过在基板面的上方传播由传播型表面等离子体产生部产 生的传播型表面等离子体(PSP:Propagating Surface Plasmon),能够借助金属层将在基 板面的法线方向上具有振幅的电场(在基板面的法线方向上具有偏振光成分的光)施加于 局域型表面等离子体产生部。由此,能够在该金属微小构造之间产生较强的局域型表面等 离子体(LSP: Localized Surface Plasmon),从而能够在该金属微小构造的附近形成较高 的电场增强度的热站。因此,该电场增强元件用于吸附靶物质的热点的密度较高,热点的电 场增强度也较高。由此,例如能够获得SERS信号较高的增强度。 另外,由于在俯视下,该电场增强元件在不同的位置形成有传播型表面等离子体 产生部和局域型表面等离子体产生部,因此能够通过入射光产生传播型表面等离子体,然 后通过所传播的传播型表面等离子体的电场产生局域型表面等离子体。当相对于基板面垂 直地入射激励光时,激励光形成具有沿基板面的方向上的偏振光成分的光电场而难以产生 有法线方向上的电场的振幅,但是通过传播传播本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种电场增强元件,包括:传播型表面等离子体产生部;金属层,形成于基板的一表面的上方,并使由所述传播型表面等离子体产生部产生的传播型表面等离子体在沿所述基板面的方向上传播;以及局域型表面等离子体产生部,形成于所述金属层的上方且在俯视下与所述传播型表面等离子体产生部不同的位置处,并包含多个金属微小构造体,所述金属微小构造体包含在所述基板面的法线方向上相互分离配置的多个金属微小构造。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:真野哲雄江成芽久美
申请(专利权)人:精工爱普生株式会社
类型:发明
国别省市:日本;JP

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