一种离子注入制作SERS基底的方法技术

本发明专利技术实施例提供的一种离子注入制作SERS基底的方法，包括：采用等离子体浸没离子注入的方式对单晶硅进行处理，使单晶硅的表面形成纳米柱阵列结构；在形成有纳米柱阵列的单晶硅表面蒸镀贵金属膜，使纳米柱阵列结构的侧壁上形成贵金属纳米点阵列，获得SERS基底；本发明专利技术制作的SERS基底，增强了基底的拉曼信号，解决了现有技术中基底纳米点阵列不够灵敏的缺点。

A method for fabrication of SERS substrate by ion implantation

【技术实现步骤摘要】
一种离子注入制作SERS基底的方法
本专利技术涉及表面增强拉曼基底制造
，具体而言，涉及一种离子注入制作SERS基底的方法。
技术介绍
表面增强拉曼散射(SurfaceEnhancementRamanScatting，SERS)是一种超灵敏的无损鉴别和分子识别技术。由于SERS技术具备快速、简单无损的定性定量分析，被广泛的应用于有机化学、材料科学、生物检测、食品安全、医疗等领域。目前，SERS效应的机制和应用已经成为当前国际研究的热门问题。无论是SERS的研究还是SERS的应用，都需要制作性能优良的SERS基底，因此SERS基底的制作成为了SERS的应用和研究的重点。目前，SERS基底多数为采用不同的方法如纳米球压印、金属溶胶法和AAO(阳极氧化铝)模板法等方法在基底表面制作出不同形状的纳米阵列结构，例如纳米线、纳米点、纳米柱、纳米锥等。虽然，现有的方法可以制作有序可靠的纳米点阵列，但是存在灵敏度不够的缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种离子注入制作SERS基底的方法，增强了基底的拉曼信号，解决了现有技术中基底纳米点阵列不够灵敏的缺点。本申请通过一实施例提供如下技术方案：一种离子注入制作SERS基底的方法，包括：采用等离子体浸没离子注入的方式对单晶硅进行处理，使单晶硅的表面形成纳米柱阵列结构；在形成有纳米柱阵列的单晶硅表面蒸镀贵金属膜，使纳米柱阵列结构的侧壁上形成贵金属纳米点阵列，获得SERS基底。优选地，所述获得SERS基底，包括：对蒸镀贵金属膜后的单晶硅进行He等离子体注入，获得SERS基底。优选地，所述采用等离子体浸没离子注入的方式对单晶硅进行处理，包括：采用低能等离子体浸没离子注入的方式对单晶硅进行处理。优选地，所述纳米柱阵列结构的高度为2-2.5um。优选地，所述纳米柱阵列结构的宽度为300-900nm。优选地，所述采用等离子体浸没离子注入的方式对单晶硅进行处理，包括：采用SF6气体作为蚀刻气体，O2作为保护气体，以等离子体浸没离子注入的方式对单晶硅进行处理。优选地，所述在形成有纳米柱阵列的单晶硅表面蒸镀贵金属膜，包括：采用电子束蒸发的方式，在形成有纳米柱阵列的单晶硅表面蒸镀贵金属膜。优选地，所述贵金属为金、银、铜或铂。优选地，对蒸镀贵金属膜后的单晶硅进行He等离子体注入的注入功率为：30W-100W。优选地，对蒸镀贵金属膜后的单晶硅进行He等离子体注入的注入时间为：10s-60s。本申请实施例中提供的一种离子注入制作SERS基底的方法，至少具有如下有益效果：本专利技术采用等离子体浸没离子注入的方式对单晶硅进行处理，增大了注入面积，可一次性处理更大尺寸的单晶硅，与低温反应离子刻蚀的方法相比，反应离子注入的方法可以在常温下进行，不仅成本更低，而且工序简单；且使单晶硅的表面形成的纳米柱阵列结构，增大了表面积，提高了产生热点(增强拉曼效应热点，下简称热点)的概率，可增强拉曼信号。在形成有纳米柱阵列的单晶硅表面蒸镀贵金属膜，可大大增加贵金属膜的面积。并且贵金属纳米点阵列中的每个纳米点均为膜结构，由膜结构形成不连续的纳米点阵列可形成更多的且均匀的热点，提高了拉曼信号强度。综上，本专利技术制作形成的SERS基底增强了拉曼信号，解决了现有技术中基底纳米点阵列不够灵敏的缺点。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术较佳实施例提供的一种离子注入制作SERS基底的方法的流程图；图2为本专利技术较佳实施例提供的制作SERS基底示例中完成步骤S10后的示意性的单晶硅结构示意图；图3为本专利技术较佳实施例提供的制作SERS基底示例中完成He等离子体注入之前、之后的示意性的单晶硅结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。请参照图1，在本实施例中提供一种离子注入制作SERS基底的方法，图1示出了该方法的流程图，具体包括：步骤S10：采用等离子体浸没离子注入的方式对单晶硅进行处理，使单晶硅的表面形成纳米柱阵列结构；步骤S20：在形成有纳米柱阵列的单晶硅表面蒸镀贵金属膜，使纳米柱阵列结构的侧壁上形成贵金属纳米点阵列，获得SERS基底。在步骤S10中，具体的可采用低能等离子体浸没离子注入(PlasmaImmersionIonImplantation，PIII)的方式对单晶硅表面进行处理。与低温反应离子刻蚀的方法相比，等离子体浸没离子注入的方法可以在常温下进行，不仅成本更低，而且工序简单，成本低，可以进行大规模地批量制造。其中，等离子体浸没离子注入的能量可为100eV-800eV，优选地可为500eV。例如：将未使用的N型高阻单抛硅片放入浸没式等离子体离子注入机，调节相应的工艺条件对单抛硅片进行表面结构的制备；通入一定比例的SF6(六氟化硫)/O2(氧气)来进行离子注入，其中，SF6气体作为蚀刻气体，O2作为保护气体；在电场作用下，等离子体会对硅片表面进行轰击，轰击能量可为500eV，从而对硅片表面的微结构进行改造，使硅片表面的微观形貌和宏观颜色发生变化，硅片表面会出现针尖阵列结构，即纳米柱阵列。此时，由于硅片表面微结构发生变化，硅片对光的反射性发生变化，导致硅片表面颜色变黑。当通入的SF6与O2的流量比发生变化时，硅片表面的微结构、针尖的尖锐程度以及针尖边缘的陡直程度也相应的发生变化。通过改变气体的流量比可以制备不同高深比的三维结构，其中，SF6的含量占比越高，单晶硅的表面受侵蚀程度越高。制备形成的结构如图2所示的剖面图和俯视图。在步骤S10中，形成的纳米柱阵列结构可具体为高陡值度的墙壁结构，且排列整齐有序，保证制作形成的SERS基底的信号可重复性、稳定性更好。该纳米柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子注入制作SERS基底的方法，其特征在于，包括：/n采用等离子体浸没离子注入的方式对单晶硅进行处理，使单晶硅的表面形成纳米柱阵列结构；/n在形成有纳米柱阵列的单晶硅表面蒸镀贵金属膜，使纳米柱阵列结构的侧壁上形成贵金属纳米点阵列，获得SERS基底。/n

【技术特征摘要】
1.一种离子注入制作SERS基底的方法，其特征在于，包括：
采用等离子体浸没离子注入的方式对单晶硅进行处理，使单晶硅的表面形成纳米柱阵列结构；
在形成有纳米柱阵列的单晶硅表面蒸镀贵金属膜，使纳米柱阵列结构的侧壁上形成贵金属纳米点阵列，获得SERS基底。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得SERS基底，包括：
对蒸镀贵金属膜后的单晶硅进行He等离子体注入，获得SERS基底。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用等离子体浸没离子注入的方式对单晶硅进行处理，包括：
采用低能等离子体浸没离子注入的方式对单晶硅进行处理。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米柱阵列结构的高度为2-2.5um。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米柱阵列结构的宽度为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：远雁，李超波，刘丽花，解婧，王欢，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11