表面增强红外吸收台制造技术

技术编号:22174369 阅读:42 留言:0更新日期:2019-09-21 15:02
表面增强红外吸收台可以包括基板、从基板延伸的静态岛以及从基板延伸的可移动纳米指状物。静态岛可以具有等离子体活性岛帽以及至少一微米的与基板平行的维度。可移动纳米指状物可以与维度对齐。可移动纳米指状物可以具有可闭合到距岛帽小于或等于5nm的等离子体活性指状物帽。

Surface Enhanced Infrared Absorber

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面增强红外吸收台
技术介绍
表面增强红外吸收(SEIRA)有时用于分析诸如无机材料和复杂的有机分子的分析物的结构。SEIRA将红外辐射或光聚焦到分析物上,其中光与分析物之间的相互作用被检测以用于分析。附图说明图1是示意性地图示示例SEIRA台的一部分的侧视图。图2是用于形成示例SEIRA台的示例方法的流程图。图3是示意性地图示示例SEIRA感测系统的一部分的侧视图。图4是使用示例SEIRA感测系统分析分析物的示例方法的流程图。图5是另一示例SEIRA台的一部分的透视图。图6是图5的示例SEIRA台的俯视图。图7是另一示例SEIRA台的一部分的俯视图。图8是另一示例SEIRA台的一部分的俯视图。图9是另一示例SEIRA台的一部分的俯视图。图10是另一示例SEIRA台的一部分的俯视图。图11是示意性地图示示例SEIRA/表面增强拉曼光谱(SERS)感测系统的一部分的侧视图。整个附图中,相同的附图标记标示相似但不一定相同的要素。附图不一定是按比例的,并且可以夸大某些部件的尺寸以更清楚地说明所示示例。此外,附图提供了与描述一致的示例和/或实现;然而,描述并不限于附图中提供的示例和/或实现。具体实施方式SEIRA利用相邻的导电表面或金属表面之间的能量定位间隙(energylocalizationgaps)。减小间隙的尺寸可以增强性能。本文中公开的是SEIRA台的示例,该SEIRA台的示例提供用于强能量定位/强信号强度的、小的、受控的自限制单数位纳米(self-limitedsingledigitnanometer)间隙,同时制造更经济的。示例SEIRA台包括柔性纳米指状物和更宽的突出岛(protrudingisland)。岛表现出有利于在红外波长下操作的足迹。纳米指状物是柔性的,以便朝向岛倾斜以创建小于或等于5nm并且小至1至2nm的自限制纳米间隙,创建导致强光谱信号响应的高光能浓度的热点。由于纳米间隙由纳米指状物和岛的闭合形成,因此纳米指状物和岛之间的纳米间隙的尺寸并不完全取决于制造密度或分辨率,有利于低成本制造技术。本文中公开了示例SEIRA台,该示例SEIRA台可以包括基板、从基板延伸的静态岛以及从基板延伸的可移动纳米指状物。静态岛可以具有等离子体活性岛帽以及至少一微米的与基板平行的维度。可移动纳米指状物可以与维度对齐。可移动纳米指状物可以具有可闭合到距岛帽小于或等于5nm的等离子体活性指状物帽。本文中公开了使用SEIRA分析分析物的示例方法。该方法可以包括将分析物施加到SEIRA台。SEIRA台可以包括基板、从基板延伸的静态岛以及从基板延伸的可移动纳米指状物。静态岛可以具有等离子体活性岛帽以及至少一微米的与基板平行的维度。可移动纳米指状物可以与维度对齐。可移动纳米指状物可以具有可闭合到距岛帽小于或等于5nm的等离子体活性指状物帽。该方法可以进一步包括:朝向岛帽闭合指状物帽,照射指状物帽和岛帽,以及感测红外吸收以分析分析物。本文公开了用于形成SEIRA台的示例方法。该方法可以包括形成从基板延伸的静态岛,静态岛中的每个具有至少一微米的与基板平行的维度,其中每个静态岛具有等离子体活性岛帽。该方法可以进一步包括形成从基板延伸的可移动纳米指状物,其中纳米指状物中的每个与相邻的静态岛的维度对齐。每个可移动纳米指状物可以具有可闭合到距相邻的静态岛的岛帽小于或等于5nm的等离子体活性指状物帽。图1是用于在SEIRA感测系统中使用的示例SEIRA台20的一部分的侧视图。台20作为表面用于支撑分析物以及用于增强撞击红外光与分析物之间的相互作用,以增强传感器灵敏度。台20利用可以可靠并且经济地制造的架构。台20提供小尺寸的间隙,用于增强性能的强能量定位。台20包括基板24、岛28和纳米指状物32。基板24包括用于支撑岛28和纳米指状物32的基底、基座或底板。在一个实现中,基板24包括硅、石英、陶瓷、玻璃的层或诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚合物膜。在一个实现中,基板24可以另外包含硅基板与岛28以及纳米指状物32之间的介电材料中间层。这种介电中间层可以由诸如SiO2TEOS的材料、SiC的钝化层、氮化硅等形成。在其他实现中,可以利用其他介电材料中间层。在又一些实现中,基板24可以由其他材料形成。岛28包括直立结构并从基板24突出,具有至少一微米的与基板24平行的维度D。由于岛28的至少一微米的维度,岛28可以用作在红外波长下工作的天线。岛28相对于纳米指状物32是基本静止或不可移动的。在所示的示例中,岛28包括基柱34和等离子体活性岛帽36。基柱34用作支撑帽36的杆。在一个实现中,基柱34由聚合物形成。可以形成每个柱34的聚合物材料的示例包括但不限于:光致抗蚀剂、PDMS或选自包括介电材料和非介电材料两者、由高度交联的UV可固化或热可固化的聚合物、高度交联的UV可固化或热可固化的塑料、聚硅氧烷化合物、硅、氧化硅、旋涂玻璃、溶胶凝胶材料、氮化硅、金刚石、类金刚石碳、氧化铝、蓝宝石、氧化锌和氧化钛组成的组的材料。帽36包括形成在柱34的顶部上的等离子体活性或导电结构。等离子体活性结构材料是将诸如光或光子等的辐射转换成等离子体(电子气体中的密度波)的材料。在一个实现中,帽36包括增强与间隙中的分析物相互作用的电磁辐射的强度的金属材料。在一个实现中,帽36包括银、金、铜、铂、铝,或以合金或多层系统的形式的这些金属的组合。在一个实现中,帽36可以包括诸如氧化铟锡、氧化铝锌、氟掺杂的氧化锡、掺杂的氧化锌、氮化钛、碳纳米管网络和石墨烯的材料。在另一实现中,帽36可以包括提供这种强度增强的其他材料。纳米指状物32包括细长的纳米级柔性柱状支撑物,诸如针、棒、指状物或从邻近岛36的基板24升起的线。在一个实现中,纳米指状物32具有至少10:1的纵横比(厚度或直径的至少10倍的高度)。在一个实现中,这种纳米指状物32具有在50nm与100nm之间的厚度或直径,同时具有至少500nm的高度,并且在一个实现中,具有至少700nm的高度。在所示的示例中,纳米指状物32是可移动的,其中这种柱状结构响应于微毛细管力或范德华力(micro-capillaryforcesorvanderWaalsforces)而朝向岛28弯曲或折曲,其中对于具有增强的能量定位的较小间隙,这种弯曲有利于闭合纳米指状物32与岛28之间的间隔。在一个实现中,柱44在足够闭合岛28的位置处从基板24升起,使得柱44可弯曲到或可闭合到一位置,在该位置中纳米指状物32的尖端在岛36的1nm内。如图1示意性所示,纳米指状物32包括支撑等离子体活性尖端或帽46的柱44。在一个实现中,柱44包括由聚合物材料形成的细长柱。柱44用作支撑帽46的杆。聚合物材料有助于使用模塑、压印或其他制造技术来形成柱44。聚合物材料进一步有利于柱44的弯曲和折曲,并随后在台20的使用期间闭合。在一个实现中,柱44具有小于一微米的直径。在一个实现中,柱44的具有小于或等于500nm的直径。可以形成每个柱44的聚合物材料的示例包括但不限于:光致抗蚀剂、PDMS或选自包括介电材料和非介电材料两者、由高度交联的UV可固化或热可固化的聚合物、高度交联的UV可固化或热可固化的塑料、聚硅氧烷化合物、硅、氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种感测装置,包括:表面增强红外吸收台,包括:基板;静态岛,从所述基板延伸,具有至少一微米的与所述基板平行的维度,所述静态岛具有等离子体活性岛帽;以及可移动纳米指状物,从所述基板延伸并与所述维度对齐,所述可移动纳米指状物具有可闭合到距所述岛帽小于或等于5nm的等离子体活性指状物帽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种感测装置,包括:表面增强红外吸收台,包括:基板;静态岛,从所述基板延伸,具有至少一微米的与所述基板平行的维度,所述静态岛具有等离子体活性岛帽;以及可移动纳米指状物,从所述基板延伸并与所述维度对齐,所述可移动纳米指状物具有可闭合到距所述岛帽小于或等于5nm的等离子体活性指状物帽。2.根据权利要求1所述的感测装置,其中,所述岛帽和所述指状物帽各自由从由金和银组成的金属的组中选择的金属形成。3.根据权利要求1所述的感测装置,其中,所述岛帽和所述指状物帽各自由从氧化铟锡、氧化铝锌、氟掺杂的氧化锡、掺杂的氧化锌、氮化钛、碳纳米管网络和石墨烯中选择的材料形成。4.根据权利要求1所述的感测装置,其中,所述维度包括所述岛的长度,所述岛具有小于所述长度的宽度,其中所述可移动纳米指状物位于所述长度的末端。5.根据权利要求4所述的感测装置,进一步包括:在所述长度的第二末端处从所述基板延伸的第二可移动纳米指状物。6.根据权利要求1所述的感测装置,其中,所述静态岛具有三角形的横截面形状,并且其中所述可移动纳米指状物位于所述三角形的横截面形状的点处。7.根据权利要求1所述的感测装置,其中,所述静态岛包括圆柱形棒,并且其中所述感测装置进一步包括环绕所述圆柱形棒的周界的多个第二可移动纳米指状物,所述第二可移动纳米指状物中的每个具有可闭合到所述岛帽的一纳米内的等离子体活性指状物帽。8.根据权利要求1所述的感测装置,其中,所述静态岛具有椭圆形的横截面形状,并且其中所述感测装置进一步包括环绕所述椭圆形的横截面形状的周界的多个第二可移动纳米指状物,所述第二可移动纳米指状物中的每个具有可闭合到所述岛帽的一纳米内的等离子体活性指状物帽。9.根据权利要求1所述的感测装置,包括:拉曼光谱激励源传感器;表面增强红外吸收(SEIRA)激励源传感器;以及控制器,用于选择性地...

【专利技术属性】
技术研发人员:福斯托·德阿普佐亚历山大·波利亚科夫安妮塔·罗加斯
申请(专利权)人:惠普发展公司有限责任合伙企业
类型:发明
国别省市:美国,US

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1