衬底上形成具有间隙等离子体纳米材料的方法、传感器技术

本申请提供的衬底上形成具有间隙等离子体纳米材料的方法、传感器，通过将金属纳米岛作为牺牲层，将晶格之间具有间隙的等离子体材料的纳米颗粒或者纳米结构形成在衬底上，进而制备出间歇等离子体纳米结构，可以用于生物传感器领域。本申请一方面解决了目前尚未出现适用于生物传感器领域的具有间歇等离子体纳米结构的方法技术的问题，另一方面制作过程简单，并且采用的金属纳米岛可以在后期通过回收的方式循环利用，节约成本，此外即使用于非生物传感领域，本申请至少解决了目前等离子纳米结构需要采用金等贵重金属，成本过高，并且工艺复杂的问题，进一步降低了制作成本和原材料成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
衬底上形成具有间隙等离子体纳米材料的方法、传感器


[0001]本申请涉及纳米结构制作
，更具体的，涉及一种衬底上形成具有间隙等离子体纳米材料的方法、传感器及干涉仪。

技术介绍

[0002]具有晶格间隙的等离子体材料(IPM)纳米结构是主体材料晶格的间隙容纳小颗粒的原子力的纳米尺度的结构，例如小颗粒原子力可以是氢(H)，硼(B)，碳(C)和氮(N)，主体材料通常是过渡金属，包括但不限于钛(Ti)和锆(Zr)。IPM与传统等离子体材料(例如金(Au)，银(Ag)和这些金属的合金显著不同，特别在硬度和延展性方面具有极大优势，尤其适用于无标记生化传感领域。然而现有技术目前仅仅能够制作由金、银、铜以及铝等离子体的纳米结构，无法制作惰性金属的纳米结构，尤其对于在生物化学传感方面，同时还需要具备生物相容的性质，目前尚未出现能够制备出符合生物化学传感应用领域的具有间歇等离子体纳米材料的技术，此外即使是非生物传感器领域，现有技术也存在成本过高，纳米材料的尺寸过大，无法满足要求等问题，具有诸多不足。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术的诸多不足中的至少一个，本申请第一方面实施例提供一种在衬底上形成具有晶格间隙的等离子体纳米材料的方法，包括：
[0004]在一衬底一侧表面涂覆第一金属形成金属薄膜层；
[0005]将形成金属薄膜层的衬底于该衬底玻璃化转变的温度范围下放置设定时长，使所述金属薄膜层形成金属纳米岛结构层，所述金属纳米岛结构层包括若干纳米凸起，所述衬底配合形成位于所述纳米凸起正下方的纳米凹陷；
[0006]去除所述金属纳米岛结构层，以暴露所述衬底上的纳米凹陷；
[0007]在每个所述纳米凹陷中形成第二金属的纳米薄膜，其中所述第二金属为具有晶格间隙的等离子体材料，并且所述纳米薄膜的高度低于所述纳米凹陷的深度。
[0008]在优选的实施例中，在涂覆所述第一金属之前，还包括：
[0009]将所述衬底在超声下采用有机溶剂和去离子水清洗。
[0010]在优选的实施例中，所述在一衬底一侧表面涂覆第一金属形成金属薄膜层，包括：
[0011]将所述衬底在纯氮环境下干燥；
[0012]将干燥后的所述衬底放入溅射机中涂覆金属薄膜层。
[0013]在优选的实施例中，所述去除所述金属纳米岛结构层，包括：
[0014]通过化学刻蚀去除所述金属纳米岛结构层。
[0015]在优选的实施例中，所述在每个所述纳米凹陷中形成第二金属的纳米薄膜，包括：
[0016]将形成纳米凹陷的所述衬底放入溅射机中涂覆第二金属，并且涂覆的厚度小于所述纳米凹陷的深度。
[0017]在优选的实施例中，所述第一金属为金。
[0018]本申请第二方面实施例提供一种在衬底上形成具有间隙等离子体的纳米材料的方法，包括：
[0019]在一衬底一侧表面涂覆第一金属形成金属薄膜层；
[0020]将形成金属薄膜层的衬底于该衬底玻璃化转变的温度范围下放置设定时长，使所述金属薄膜层形成金属纳米岛结构层，所述金属纳米岛结构层包括若干纳米凸起，所述衬底配合形成位于所述纳米凸起正下方的纳米凹陷；
[0021]在每个纳米凸起之间的间隙中形成第二金属的纳米填充物，其中所述第二金属为具有晶格间隙的等离子体材料，并且所述纳米填充物的高度低于所述纳米凸起的高度；
[0022]去除所述金属纳米岛结构层，以使所述第二金属的纳米填充物结合在在所述衬底上非凸起的表面，进而围绕每个纳米凹陷形成纳米孔道。
[0023]在优选的实施例中，在涂覆所述第一金属之前，还包括：
[0024]将所述衬底在超声下采用有机溶剂和去离子水清洗。
[0025]在优选的实施例中，所述在一衬底一侧表面涂覆第一金属形成金属薄膜层，包括：
[0026]将所述衬底在纯氮环境下干燥；
[0027]将干燥后的所述衬底放入溅射机中涂覆金属薄膜层。
[0028]在优选的实施例中，所述去除所述金属纳米岛结构层，包括：
[0029]通过化学刻蚀去除所述金属纳米岛结构层。
[0030]在优选的实施例中，所述在每个纳米凸起之间的间隙中形成第二金属的纳米颗粒，包括：
[0031]将形成金属纳米岛结构层的所述衬底放入溅射机中涂覆第二金属，并且涂覆的厚度小于所述纳米凸起的高度。
[0032]在优选的实施例中，所述第一金属为金。
[0033]本申请第三方面实施例提供一种具有间隙等离子体纳米材料的传感器，包括：
[0034]衬底，其一侧形成有若干纳米凹陷；
[0035]第二金属的纳米薄膜，位于每个纳米凹陷中；
[0036]其中所述第二金属为具有晶格间隙的等离子体材料，并且所述纳米薄膜的厚度低于所述纳米凹陷的深度。
[0037]在优选的实施例中，所述衬底为硼硅酸盐玻璃衬底。
[0038]在优选的实施例中，所述第二金属为氮化钛。
[0039]在优选的实施例中，所述纳米凹陷的直径为40至100nm。
[0040]在优选的实施例中，所述衬底为衰减全反射的棱镜。
[0041]本申请第三方面实施例还提供一种具有间隙等离子体纳米材料的传感器，包括：
[0042]衬底，其一侧形成有若干纳米凹陷；
[0043]第二金属的纳米填充物，结合在所述衬底形成所述纳米凹陷的一侧，并位于该一侧表面的非凸起处，进而包围每个纳米凹陷形成对应的纳米孔道；
[0044]其中所述第二金属为具有晶格间隙的等离子体材料。
[0045]在优选的实施例中，所述衬底为硼硅酸盐玻璃衬底。
[0046]在优选的实施例中，所述第二金属为氮化钛。
[0047]在优选的实施例中，所述纳米孔道的直径为40至100nm，深度为20至50nm。
[0048]在优选的实施例中，所述衬底为衰减全反射的棱镜。
[0049]本申请第四方面实施例提供一种共光路干涉仪，包括如上所述的传感器。
[0050]本申请的有益效果如下：
[0051]本申请提供的衬底上形成具有间隙等离子体纳米材料的方法、传感器及干涉仪，通过将金属纳米岛作为牺牲层，将晶格之间具有间隙的等离子体材料的纳米颗粒或者纳米结构形成在衬底上，进而制备出间歇等离子体纳米结构，可以用于生物传感器领域。本申请一方面解决了目前尚未出现适用于生物传感器领域的具有间歇等离子体纳米结构的方法技术的问题，另一方面制作过程简单，并且采用的金属纳米岛可以在后期通过回收的方式循环利用，节约成本，此外即使用于非生物传感领域，本申请至少解决了目前等离子纳米结构需要采用金等贵重金属，成本过高，并且工艺复杂的问题，进一步降低了制作成本和原材料成本。
附图说明
[0052]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在衬底上形成具有晶格间隙的等离子体纳米材料的方法，其特征在于，包括：在一衬底一侧表面涂覆第一金属形成金属薄膜层；将形成金属薄膜层的衬底于该衬底玻璃化转变的温度范围下放置设定时长，使所述金属薄膜层形成金属纳米岛结构层，所述金属纳米岛结构层包括若干纳米凸起，所述衬底配合形成位于所述纳米凸起正下方的纳米凹陷；去除所述金属纳米岛结构层，以暴露所述衬底上的纳米凹陷；在每个所述纳米凹陷中形成第二金属的纳米薄膜，其中所述第二金属为具有晶格间隙的等离子体材料，并且所述纳米薄膜的厚度低于所述纳米凹陷的深度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在涂覆所述第一金属之前，还包括：将所述衬底在超声下采用有机溶剂和去离子水清洗。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在一衬底一侧表面涂覆第一金属形成金属薄膜层，包括：将所述衬底在纯氮环境下干燥；将干燥后的所述衬底放入溅射机中涂覆金属薄膜层。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，去除所述金属纳米岛结构层，包括：通过化学刻蚀去除所述金属纳米岛结构层。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在每个所述纳米凹陷中形成第二金属的纳米结构，包括：将形成纳米凹陷的所述衬底放入溅射机中涂覆第二金属，并且涂覆的薄膜厚度小于所述纳米凹陷的深度。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一金属为金。7.一种在衬底上形成具有间隙等离子体的纳米材料的方法，其特征在于，包括：在一衬底一侧表面涂覆第一金属形成金属薄膜层；将形成金属薄膜层的衬底于该衬底玻璃化转变的温度范围下放置设定时长，使所述金属薄膜层形成金属纳米岛结构层，所述金属纳米岛结构层包括若干纳米凸起，所述衬底配合形成位于所述纳米凸起正下方的纳米凹陷；在每个纳米凸起之间的间隙中形成第二金属的纳米填充物，其中所述第二金属为具有晶格间隙的等离子体材料，并且所述纳米填充物的高度低于所述纳米凸起的高度；去除所述金属纳米岛结构层，以使所述第二金属的纳米填充物结合在在所述衬底上非凸起的表面，进而围绕每个纳米凹陷形成纳米孔道。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在涂覆所述第一金属之前，还包括：将所述衬底在超声下...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴兆鹏，胡志文，邱广宇，徐晨，
申请(专利权)人：科竟达生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：