一種高穩(wěn)定性表面增強(qiáng)拉曼基片及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了屬于痕量有機(jī)物檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】的一種高穩(wěn)定性表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基片及其制備方法。本發(fā)明的方法采用傾斜生長(zhǎng)法制備銀納米棒陣列，再利用低溫原子層沉積技術(shù)在銀納米棒表面上均勻涂覆一層非晶態(tài)氧化鋁薄膜。上述方法制備的基片因采用較低的沉積溫度保證銀納米棒形貌不發(fā)生改變，同時(shí)超薄的氧化鋁層不會(huì)大幅度衰減表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)，基底具有良好的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)；將氧化鋁薄膜均勻涂覆在銀納米棒表面使得銀納米棒同外界環(huán)境隔離，提高了銀納米棒的抗氧化和抗硫化的能力，從而大幅度提升了銀納米棒的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)的穩(wěn)定性。該基片在有機(jī)物的痕量、快速檢測(cè)方面具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種高穩(wěn)定性表面增強(qiáng)拉曼基片及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于痕量有機(jī)物檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種具有高穩(wěn)定性的銀@氧化鋁納米棒表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基底及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)用于化學(xué)、生物分子的痕量檢測(cè)，具有靈敏度高、檢測(cè)時(shí)間短、費(fèi)用低、無(wú)損分析等優(yōu)點(diǎn)。該方法需要以金、銀等高靈敏度的表面增強(qiáng)拉曼基底作為基礎(chǔ)，由于銀納米結(jié)構(gòu)基底在大氣條件下易發(fā)生氧化、硫化，其不良的化學(xué)穩(wěn)定性限制了表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)的應(yīng)用。
[0003]在銀納米結(jié)構(gòu)增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基底上包覆一層穩(wěn)定性材料可有效提高基底的穩(wěn)定性。由于納米結(jié)構(gòu)金屬的熔點(diǎn)遠(yuǎn)低于其體材料的熔點(diǎn)，為了保持銀納米結(jié)構(gòu)增強(qiáng)拉曼基底的形貌，采用低溫原子層沉積方法在銀納米棒表面上沉積一層均勻、致密的氧化鋁薄膜。由于較低的沉積溫度不會(huì)改變銀基底的形貌，同時(shí)超薄的氧化鋁層不會(huì)大幅度衰減表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)，基底具有良好的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)；氧化鋁薄層可有效隔絕銀納米棒同外界環(huán)境的接觸，防止銀納米棒的氧化、硫化，提聞了基底的性能穩(wěn)定性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種具有高穩(wěn)定性的銀O氧化鋁納米棒表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基片，及其利用低溫原子層沉積法(ALD)在銀納米棒上沉積氧化鋁薄膜，制備該基底的方法。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種高穩(wěn)定性表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基片，在銀納米棒陣列薄膜表面上均勻涂覆一層非晶態(tài)氧化鋁薄膜，得到銀@氧化鋁復(fù)合納米棒陣列薄膜作為表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基片。
[0007]所述銀納米棒其長(zhǎng)度為200?500nm，所述非晶態(tài)氧化鋁薄膜的厚度為不大于4nm。
[0008]一種上述的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基片的制備方法，利用傾斜生長(zhǎng)方法，在基底上沉積金屬銀，得到銀納米棒陣列薄膜，利用低溫原子層沉積技術(shù)在銀薄膜表面沉積一層氧化鋁薄膜，得到銀@氧化鋁復(fù)合納米棒陣列薄膜作為表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基片。
[0009]利用傾斜生長(zhǎng)方法制備銀納米棒陣列薄膜的方法為:在298K的溫度下，將基底固定在電子束蒸發(fā)鍍膜機(jī)的樣品臺(tái)上；采用金屬銀為靶材，將電子束蒸發(fā)鍍膜機(jī)腔室抽至3X 10_5?8X 10_5Pa的高真空；調(diào)整電子束入射角到78?88度，并使樣品臺(tái)靜止或旋轉(zhuǎn)，在樣品臺(tái)的基底上生長(zhǎng)長(zhǎng)度為200?500nm的銀納米棒陣列。
[0010]利用低溫原子層沉積技術(shù)沉積氧化鋁薄膜的方法為:通過(guò)原子層沉積系統(tǒng)在50?80°C條件下在銀納米棒上沉積非晶態(tài)氧化鋁薄膜，薄膜的厚度為不大于4nm。
[0011]本發(fā)明的有益效果是通過(guò)低溫原子層沉積法在銀納米棒表面上均勻涂覆氧化鋁薄膜，由于較低的沉積溫度不會(huì)改變銀納米棒的形貌，超薄的氧化鋁層不會(huì)大幅度衰減銀納米棒的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)，基底具有良好的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)；利用所述的銀O氧化鋁納米棒薄膜作為基底，可以有效隔絕外界環(huán)境，防止銀納米棒的氧化、硫化，提高了基底的性能穩(wěn)定性。該基片具有良好的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)，同時(shí)具有優(yōu)異的性能穩(wěn)定性，在有機(jī)分子的痕量、快速檢測(cè)方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為實(shí)施例1中制備的銀@氧化鋁薄膜增強(qiáng)拉曼基底的掃描電鏡照片。
[0013]圖2為實(shí)施例2中制備的銀@氧化鋁薄膜增強(qiáng)拉曼基底的透射電鏡照片。
[0014]圖3為用純銀基底和實(shí)施例3中制備的銀@氧化鋁基底測(cè)試痕量羅丹明6G，隨放置時(shí)間增長(zhǎng)，羅丹明6G特征峰1510CHT1拉曼信號(hào)歸一化強(qiáng)度的變化；其中Ag表示銀基底，AgiAl2O3表示銀O氧化鋁復(fù)合基底。

【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明首先采用傾斜生長(zhǎng)法在基底上沉積分立性良好的銀納米棒陣列薄膜，之后利用低溫原子層沉積技術(shù)在銀薄膜表面沉積一層氧化鋁，由于較低的沉積溫度不會(huì)改變銀基底的形貌，同時(shí)超薄氧化鋁層不會(huì)大幅度衰減表面增強(qiáng)拉曼信號(hào)，用制備的銀@氧化鋁基底可實(shí)現(xiàn)痕量有機(jī)物的檢測(cè)；這種銀@氧化鋁結(jié)構(gòu)基底可有效隔絕外界環(huán)境，防止銀納米陣列的氧化、硫化，該基底放置5周，拉曼信號(hào)未衰減，具有優(yōu)異的性能穩(wěn)定性。
[0016]下面結(jié)合附圖1?3和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以具體說(shuō)明。下述實(shí)施例是說(shuō)明性的，不是限定性的，不能以下述實(shí)施例來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0017]實(shí)施例1
[0018]1.將硅基底或者玻璃基底用丙酮、酒精、去離子水順序超聲清洗并晾干；
[0019]2.將預(yù)處理過(guò)的基底固定在電子束蒸發(fā)鍍膜機(jī)的樣品臺(tái)上；
[0020]3.在298K的溫度下，采用金屬銀為靶材，將電子束蒸發(fā)鍍膜機(jī)的腔室抽至3 X KT5Pa的高真空；
[0021]4.調(diào)整電子束的入射角到80度，并使樣品臺(tái)靜止，在樣品臺(tái)的基底上傾斜生長(zhǎng)250nm厚的銀沉積薄膜；
[0022]5.通過(guò)低溫原子層沉積方法，在50°C條件下在銀基底上沉積均勻致密的氧化鋁薄膜0.7nm，制備銀@氧化鋁復(fù)合薄膜；
[0023]6.配置l(T6mol/L的羅丹明6G溶液；
[0024]7.將步驟I?5制備的表面增強(qiáng)拉曼基底放入步驟6配制的待測(cè)溶液，浸泡30分鐘；
[0025]8.將步驟7中附有痕量羅丹明6G的表面增強(qiáng)拉曼基底放入拉曼光譜儀，選擇波長(zhǎng)為785nm的光源，進(jìn)行拉曼光譜的測(cè)量；
[0026]9.將銀O氧化鋁復(fù)合薄膜在大氣環(huán)境中儲(chǔ)存，每隔7天重復(fù)步驟6?8—次。
[0027]所制基底的掃描電鏡照片如圖1所示。由于氧化鋁薄膜極薄，制備的基片具有優(yōu)異的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)，可以清楚地觀察到羅丹明6G的特征峰，實(shí)現(xiàn)痕量有機(jī)物的檢測(cè)。同時(shí)氧化鋁薄層可有效隔絕銀納米棒同外界環(huán)境的接觸，該基片在空氣中放置5周，拉曼信號(hào)無(wú)明顯變化，基片具有良好的性能穩(wěn)定性。
[0028]實(shí)施例2
[0029]1.將硅片基底或者玻璃基底用丙酮、酒精、去離子水順序超聲清洗并晾干；
[0030]2.將預(yù)處理過(guò)的基底固定在電子束蒸發(fā)鍍膜機(jī)的樣品臺(tái)上；
[0031]3.在298K的溫度下，采用金屬銀為靶材，將電子束蒸發(fā)鍍膜機(jī)的腔室抽至3 X KT5Pa的高真空；
[0032]4.調(diào)整電子束的入射角到83度，并使樣品臺(tái)以1rpm的速率旋轉(zhuǎn)，在樣品臺(tái)的基底上傾斜生長(zhǎng)300nm厚的銀沉積薄膜；
[0033]5.通過(guò)低溫原子層沉積方法，在60°C條件下在銀基底上沉積均勻致密的氧化鋁薄膜1.9nm，制備銀@氧化鋁復(fù)合薄膜；
[0034]6.配置l(T6mol/L的羅丹明6G溶液；
[0035]7.將步驟I?5制備的表面增強(qiáng)拉曼基底放入步驟6配制的待測(cè)溶液，浸泡30分鐘；
[0036]8.將步驟7中附有痕量羅丹明6G的表面增強(qiáng)拉曼基底放入拉曼光譜儀，選擇波長(zhǎng)為785nm的光源，進(jìn)行拉曼光譜的測(cè)量。
[0037]9.將銀O氧化鋁復(fù)合薄膜在大氣環(huán)境中儲(chǔ)存，每隔7天重復(fù)步驟6?8—次。
[0038]所制基底的透射電鏡照片如圖2所示。由于氧化鋁薄膜極薄，制備的基片具有優(yōu)異的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)，可以清楚地觀察到羅丹明6G的特征峰，實(shí)現(xiàn)痕量有機(jī)物的檢測(cè)。同時(shí)氧化鋁薄層可有效隔絕銀納米棒同外界環(huán)境的接觸，該基片在空氣中放置5周，拉曼信號(hào)無(wú)明顯變化，基片具有良好的性能穩(wěn)定性。
[0039]用純銀基底和實(shí)施例2中制備的銀@氧化鋁基底測(cè)試痕量羅丹明6G，隨放置時(shí)間增長(zhǎng)，羅丹明6G特征峰1510CHT1拉曼信號(hào)歸一化強(qiáng)度的變化；其中Ag表示銀基底，AgOAl2O3表示銀@氧化招復(fù)合基底，如圖3所示。
[0040]實(shí)施例3
[0041]1.將硅片基底或者玻璃基底用丙酮、酒精、去離子水順序超聲清洗并晾干；
[0042]2.將預(yù)處理過(guò)的基底固定在電子束蒸發(fā)鍍膜機(jī)的樣品臺(tái)上；
[0043]3.在298K的溫度下，采用金屬銀為靶材，將電子束蒸發(fā)鍍膜機(jī)的腔室抽至3 X KT5Pa的高真空；
[0044]4.調(diào)整電子束的入射角到86度，并使樣品臺(tái)靜止，在樣品臺(tái)的基底上傾斜生長(zhǎng)400nm厚的銀沉積薄膜；
[0045]5.通過(guò)低溫原子層沉積方法，在70°C條件下在銀基底上沉積均勻致密的氧化鋁薄膜2.6nm，制備銀@氧化鋁復(fù)合薄膜；
[0046]6.配置l(T6mol/L的羅丹明6G溶液；
[0047]7.將步驟I?5制備的表面增強(qiáng)拉曼基底放入步驟6配制的待測(cè)溶液，浸泡30分鐘；
[0048]8.將步驟7中附有痕量羅丹明6G的表面增強(qiáng)拉曼基底放入拉曼光譜儀，選擇波長(zhǎng)為785nm的光源，進(jìn)行拉曼光譜的測(cè)量。
[0049]9.將銀O氧化鋁復(fù)合薄膜在大氣環(huán)境中儲(chǔ)存，每隔7天重復(fù)步驟6?8—次。
[0050]由于氧化鋁薄膜極薄，制備的基片具有優(yōu)異的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)，可以清楚地觀察到羅丹明6G的特征峰，實(shí)現(xiàn)痕量有機(jī)物的檢測(cè)。同時(shí)氧化鋁薄層可有效隔絕銀納米棒同外界環(huán)境的接觸，該基片在空氣中放置5周，拉曼信號(hào)無(wú)明顯變化，基片具有良好的性能穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種高穩(wěn)定性表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基片，其特征在于，在銀納米棒陣列薄膜表面均勻涂覆一層非晶態(tài)氧化鋁薄膜，得到銀O氧化鋁復(fù)合納米棒陣列薄膜作為表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基片，其特征在于，所述銀納米棒其長(zhǎng)度為200?500nm,所述非晶態(tài)氧化招薄膜的厚度為不大于4nm。
3.—種權(quán)利要求1-2所述的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基片的制備方法，其特征在于，利用傾斜生長(zhǎng)方法，在基底上沉積金屬銀，得到銀納米棒陣列薄膜；利用低溫原子層沉積技術(shù)在銀薄膜表面沉積一層氧化鋁薄膜，得到銀@氧化鋁復(fù)合納米棒陣列薄膜作為表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，利用傾斜生長(zhǎng)方法制備銀納米棒陣列薄膜的方法為:在298K的溫度下，將基底固定在電子束蒸發(fā)鍍膜機(jī)的樣品臺(tái)上；采用金屬銀為靶材，將電子束蒸發(fā)鍍膜機(jī)腔室抽至3X10_5?8X10_5Pa的高真空；調(diào)整電子束入射角到78?88度，并使樣品臺(tái)靜止或旋轉(zhuǎn)，在樣品臺(tái)的基底上生長(zhǎng)長(zhǎng)度為200?500nm的銀納米棒陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，利用低溫原子層沉積技術(shù)沉積氧化鋁薄膜的方法為:通過(guò)原子層沉積系統(tǒng)在50?80°C條件下在銀納米棒上沉積非晶態(tài)氧化鋁薄膜，薄膜的厚度為不大于4nm。
【文檔編號(hào)】G01N21/65GK104181143SQ201410389396
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】張政軍, 馬菱薇 申請(qǐng)人:清華大學(xué)