传感器芯片、传感器盒及检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了能够将传导型表面等离子体共振与金属纳米体的局域表面等离子体共振确实地结合的传感器芯片、传感器盒及检测装置。传感器芯片(11)具备金属晶格(16)。金属晶格(16)具有沿第一方向FD延伸的多个金属长条片(17)。金属长条片(17)以比激发光的波长短的间距排列。电介体层(18)覆盖金属晶格(16)的表面。沿与第一方向FD交叉的第二方向SD延伸的线状的凹凸图案(19)形成于电介体层(18)。金属纳米体(23)配置于电介体层(18)的表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器芯片、传感器盒及检测装置
本专利技术涉及具备例如金属纳米粒子、金属纳米突起这样的金属纳米体的传感器芯片、利用这种传感器芯片的传感器盒及检测装置等。
技术介绍
已知利用局域表面等离子体共振(LSPR)的传感器芯片。这种传感器芯片例如具备分散于电介体表面的金属纳米体即金属纳米粒子。金属纳米粒子例如相比激发光的波长足够小地形成。当激发光照射于金属纳米粒子时，全电偶极子聚集而产生增强电场。其结果是，在金属纳米粒子的表面产生近场光。形成所谓的热斑。 【现有文献】 【专利文献】 专利文献1:日本特开2011-128135号公报 专利文献2:日本特开2011-141265号公报 如专利文献1、专利文献2所启示，已知利用传导型表面等离子体共振(PSPR)的传感器芯片。在传感器芯片中，金属晶格形成于元件芯片的表面。激发光通过金属晶格的作用而被转换为衍射光。衍射光在金属晶格的表面引起传导型表面等离子体共振。考虑如果将这种传导型表面等离子体共振与局域表面等离子体共振结合的话，则近场光在金属纳米体的表面被增强。
技术实现思路
根据本专利技术的至少一方面，能够提供能够将传导型表面等离子体共振与金属纳米体的局域表面等离子体共振确实地结合的传感器芯片、传感器盒及检测装置。 (I)本专利技术的一个方面涉及传感器芯片具备:金属晶格，将沿第一方向延伸的多个金属长条片以比激发光的波长短的间距排列；电介体层，覆盖所述金属晶格的表面，形成沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的线状的凹凸图案；以及金属纳米体，配置于所述电介体层的表面。 由于金属纳米体沿线状的凹凸图案排列，因此基于与第二方向平行的偏振光分量，在金属纳米体中激发局域表面等离子体共振(LSPR)。同时，与第二方向平行的偏振光分量通过金属晶格的作用而被转换为衍射光。衍射光在金属晶格的表面引起传导型表面等离子体共振(PSPR)。这样，局域表面等离子体共振通过传导型表面等离子体共振而被增强。近场光在金属纳米体的表面被增强。形成所谓的热斑。 (2)所述第一方向及所述第二方向交叉的交叉角可以被设定为90度。通过这种设定，金属纳米体的局域表面等离子体共振能够通过一个偏振光分量而被最大限度地增强，同时，金属晶格的传导型表面等离子体共振也能够被最大限度地增强。能够通过直线偏光的激发光高效地增强表面等离子体共振。 (3)所述金属纳米体可以是分散于所述电介体层的表面的金属纳米粒子。金属纳米粒子可以基于单纯的金属材料的堆积、热处理而通过比较少的作业工序形成。这种金属纳米粒子的采用能够对传感器芯片的制造的简单化作出贡献。 (4)所述凹凸图案具备配置于与所述金属晶格的表面平行的基准平面上且相互并列地延伸的电介体长条片，所述电介体长条片的排列的间距小于所述金属晶格的所述间距。通过这种排列的间距，能够确实地使金属纳米体的集合体的光学各向异性向希望的方向汇聚。 本专利技术的另一方面涉及的传感器盒具备:框体，划分检测室；基体，具有与所述检测室的空间相接的表面；金属晶格，配置于所述基体的表面，将沿第一方向延伸的多个金属长条片以比激发光的波长短的间距排列；电介体层，覆盖所述金属晶格的表面，形成沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的线状的凹凸图案；以及金属纳米体，配置于所述电介体层的表面。在该传感器盒中，与前述同样地，局域表面等离子体共振通过传导型表面等离子体共振而被增强。近场光在金属纳米体的表面被增强。形成所谓的热斑。 本专利技术的其他方面涉及的检测装置具备:金属晶格，将沿第一方向延伸的多个金属长条片以比激发光的波长短的间距排列；电介体层，覆盖所述金属晶格的表面，形成沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的线状的凹凸图案；金属纳米体，配置于所述电介体层的表面；光源，向所述金属纳米体放出光；光检测器，检测对应于所述光的照射而从所述金属纳米体放射的光。在该检测装置中，与前述同样地，局域表面等离子体共振通过传导型表面等离子体共振而被增强。近场光在金属纳米体的表面被增强。形成所谓的热斑。 【附图说明】 图1为示意性表示一实施方式涉及的传感器芯片的构造的部分立体图。 图2为示出金属表面所激发的表面等离子体的分散关系的图表。 图3为示出金属晶格(metal lattice)的表面增强拉曼散射(SERS)光谱的图表。 图4为示出银纳米粒子的透过率特性的图表。 图5为示出电介体膜的凹凸图案的透过率特性的图表。 图6为示出银纳米粒子的表面增强拉曼散射(SERS)光谱的图表。 图7为不出金属长条片的闻度和光的反射率的关系的图表。 图8为示出电介体层的膜厚和电场增强度的关系的图表。 图9为示意性示出晶格图案用的抗蚀膜的二氧化硅晶片的垂直截面图。 图10为示意性示出晶格图案的二氧化硅晶片的垂直截面图。 图11为示意性示出晶格图案上的金属膜的二氧化硅晶片的垂直截面图。 图12为示意性示出金属膜上的电介体层的二氧化硅晶片的垂直截面图。 图13为示意性示出符合(象3 )凹凸图案的抗蚀膜的二氧化硅晶片的部分立体图。 图14为示意性示出凹凸图案的二氧化硅晶片的部分立体图。 图15为示意性示出目标分子检测装置的示意图。 符号说明 11传感器芯片12基体 16金属晶格17金属长条片 18电介体层19凹凸图案 21电介体长条片22基准面(基准平面) 23金属纳米体 31检测装置(目标物质检测装置) 32传感器盒59检测室 FD第一方向SD第二方向 PC间距(第一间距)。 【具体实施方式】 以下，参照附图对于本专利技术的一实施方式进行说明。并且，以下说明的本实施方式并非不当地限定本专利技术保护范围中记载的本专利技术的内容，本实施方式所说明的构成的全部作为本专利技术的解决方案并非一定是必须的。 (I)传感器芯片的构造 图1为示意性表示本专利技术的一实施方式涉及的传感器芯片11。该传感器芯片11具备基体12。基体12例如由电介体材料形成。电介体材料中例如除了二氧化硅(S12)之夕卜，可以使用例如树脂材料这样的成型材料。树脂材料可以包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA树脂)等丙烯酸类树脂。 晶格图案13形成于基体12的表面。晶格图案13具有沿第一方向FD延伸的多个长条片14。长条片14在与第一方向FD交叉的第二方向SD上等间距地排列。这里，在包含基体12的表面的假想平面内，第一方向FD及第二方向SD交叉的交叉角被设定为90度。 金属膜15层叠于基体12的表面。基体12的晶格图案13被金属膜15覆盖。金属膜15由金属形成。金属膜15可以例如由金(Au)形成。此外，也可以将银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、钼(Pt)、镍(Ni)、钯(Pd)、钨(W)、铑(Rh)或者镥(Ru)用于金属。这些可以以单体使用，也可以作为不同种金属层的层叠体使用，也可以作为合金使用。金属膜15例如可以在基体12的表面整面无间断地形成。金属膜15可以以均一的膜厚形成。金属膜15的膜厚例如可以设定为20nm左右。 金属膜15模仿基体12的晶格图案13而形成金属晶格16。金属晶格16具有沿第一方向FD延伸的多个金属长条片17。金属长条片17在第二方向SD上以第一间距PC排列。第一间距PC比激发光的波长短。金属长条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器芯片，其特征在于，具备：金属晶格，将沿第一方向延伸的多个金属长条片以比激发光的波长短的间距排列；电介体层，覆盖所述金属晶格的表面，形成沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的线状的凹凸图案；以及金属纳米体，配置于所述电介体层的表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.10 JP 2012-1082731.一种传感器芯片，其特征在于，具备: 金属晶格，将沿第一方向延伸的多个金属长条片以比激发光的波长短的间距排列； 电介体层，覆盖所述金属晶格的表面，形成沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的线状的凹凸图案；以及 金属纳米体，配置于所述电介体层的表面。2.根据权利要求1所述的传感器芯片，其特征在于， 所述第一方向及所述第二方向交叉的交叉角被设定为90度。3.根据权利要求1或2所述的传感器芯片，其特征在于， 所述金属纳米体是分散于所述电介体层的表面的金属纳米粒子。4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器芯片，其特征在于， 所述凹凸图案具备配置于与所述金属晶格的表面平行的基准平面上且相互并列地延伸的电介体长条片，所述电介体...

【专利技术属性】
技术研发人员：真野哲雄，
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