表面增強拉曼散射元件制造技術

SERS元件(2)包括：基板(21)，其具有表面(21a)；細微結構部(24)，其形成于表面(21a)上，且具有多個柱(27)；導電體層(23)，其形成于細微結構部(24)上，且構成產生表面增強拉曼散射的光學功能部(20)。導電體層(23)具有以沿著表面(21a)的方式形成的基底部(28)、及在與柱(27)的各個對應的位置自基底部(28)突出的多個突出部(29)。在基底部(28)，在自柱(27)突出的方向觀察的情況下以包圍柱(27)的各個的方式形成有多個槽(28a)，突出部(29)的端部(29a)位于所對應的槽(28a)內。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】表面增強拉曼散射元件
本專利技術涉及一種表面增強拉曼散射元件。
技術介紹
作為現有的表面增強拉曼散射元件，眾所周知有一種具備使表面增強拉曼散射(SERS：SurfaceEnhancedRamanScattering)產生的微小金屬結構體的表面增強拉曼散射元件(例如參照專利文獻1以及非專利文獻1)。在這樣的表面增強拉曼散射元件中，成為拉曼分光分析的對象的試樣接觸于微小金屬結構體，在該狀態下如果激發光被照射于該試樣的話則發生表面增強拉曼散射，例如增強到108倍左右的拉曼散射光被放出。可是，例如在專利文獻2中記載有金屬層以成為非接觸狀態的方式(以最短部分的間隔成為5nm～10μm左右的方式)分別被形成于基板的一面以及被形成于該基板的一面的多個微小突起部的上表面(或者被形成于該基板的一面的多個細微孔的底面)的微小金屬結構體。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本專利申請公開2011-33518號公報專利文獻2：日本專利申請公開2009-222507號公報非專利文獻非專利文獻1：“Q-SERSTMG1Substrate”、[online]、OPTOSICENCE株式會社、[平成25年7月5日檢索]、Internet〈URL:http://www.optoscience.com/maker/nanova/pdf/Q-SERS_G1.pdf〉
技術實現思路
專利技術所要解決的問題如上所述，若所謂納米間隙(nanogap)形成于微小金屬結構體，則在照射激發光時引起局部性的電場的增強，表面增強拉曼散射的強度增大。然而，在專利文獻2記載的微小金屬結構體中，若欲形成適宜的納米間隙，則需要對微小突起部的形狀下工夫。因此，本專利技術的目的在于提供可通過適宜的納米間隙而使表面增強拉曼散射的強度增大的表面增強拉曼散射元件。解決問題的技術手段本專利技術的一個側面的表面增強拉曼散射元件包括：基板，其具有主面；細微結構部，其形成于主面上，且具有多個凸部；及導電體層，其形成于細微結構部上，且構成產生表面增強拉曼散射的光學功能部；導電體層具有以沿著主面的方式形成的基底部、及在與凸部的各個對應的位置自基底部突出的多個突出部，在基底部，在自凸部突出的方向觀察的情況下以包圍凸部的各個的方式形成有多個槽，突出部的一部分位于所對應的槽內。該表面增強拉曼散射元件中，導電體層的突出部的一部分位于以包圍細微結構部的凸部的方式形成于導電體層的基底部的槽內。由此，由基底部與突出部而形成于槽內的間隙，作為引起局部性的電場的增強的納米間隙而適宜地發揮功能。因此，根據該表面增強拉曼散射元件，可通過適宜的納米間隙而使表面增強拉曼散射的強度增大。在本專利技術的一個側面的表面增強拉曼散射元件中，凸部也可沿著主面被周期性地排列。根據該構成，可使表面增強拉曼散射的強度增大。在本專利技術的一個側面的表面增強拉曼散射元件中，槽也可在自凸部突出的方向觀察的情況下以包圍凸部的各個的方式環狀地延伸。根據該構成，可使作為納米間隙而適宜地發揮功能的間隙增加。在本專利技術的一個側面的表面增強拉曼散射元件中，突出部也可具有在基板側的端部變細的形狀。根據該構成，可使突出部的一部分可靠地位于形成于基底部的槽內，使由基底部與突出部而形成于槽內的間隙作為納米間隙而適宜地發揮功能。在本專利技術的一個側面的表面增強拉曼散射元件中，位于所對應的槽內的突出部的一部分也可成為導電體顆粒凝聚的狀態。另外，在本專利技術的一個側面的表面增強拉曼散射元件中，基底部也可沿著槽的外緣而凸起。根據任一構成，均可使由基底部與突出部而形成于槽內的間隙作為納米間隙而適宜地發揮功能。在本專利技術的一個側面的表面增強拉曼散射元件中，基底部與突出部也可在槽的最深部相連。或者，在本專利技術的一個側面的表面增強拉曼散射元件中，基底部與突出部也可在槽的最深部分離。根據任一構成，均可使由基底部與突出部而形成于槽內的間隙作為納米間隙而適宜地發揮功能。專利技術的效果根據本專利技術，可提供可通過適宜的納米間隙而使表面增強拉曼散射的強度增大的表面增強拉曼散射元件。附圖說明圖1是應用了本專利技術的一個實施方式的表面增強拉曼散射元件的表面增強拉曼散射單元的平面圖。圖2是沿著圖1的表面增強拉曼散射單元的II-II的剖面圖。圖3是圖1的表面增強拉曼散射單元的底面圖。圖4是沿著圖1的表面增強拉曼散射單元的II-II的局部放大剖面圖。圖5是圖1的表面增強拉曼散射單元的表面增強拉曼散射元件的局部放大剖面圖。圖6是圖1的表面增強拉曼散射單元的表面增強拉曼散射元件的變化例的局部放大剖面圖。圖7是設置有圖1的表面增強拉曼散射單元的拉曼分光分析裝置的構成圖。圖8是表示圖5的表面增強拉曼散射元件的制造方法的工序的剖面圖。圖9是表示圖5的表面增強拉曼散射元件的制造方法的工序的剖面圖。圖10是表示圖5的表面增強拉曼散射元件的制造方法的工序的剖面圖。圖11是實施例1的表面增強拉曼散射元件的光學功能部的SEM照片。圖12是實施例2的表面增強拉曼散射元件的光學功能部的SEM照片。圖13是表示關于實施例2的表面增強拉曼散射元件的斯托克位移與信號強度的關系的圖表。圖14是表示關于實施例2的表面增強拉曼散射元件的斯托克位移與信號強度的關系的圖表。具體實施方式以下，參照附圖，對本專利技術的優選的實施方式進行詳細的說明。再者，在各圖中對相同或相當部分附上相同符號，并省略重復的說明。如圖1及圖2所示，SERS單元(表面增強拉曼散射單元)1包括：SERS元件(表面增強拉曼散射元件)2；測定用基板3，其在測定時支撐SERS元件2；及保持部4，其在測定用基板3中機械性地保持SERS元件2。再者，所謂“機械性地”，是指“不通過粘結劑等，而是通過構件彼此的嵌合”的意思。在測定用基板3的表面3a，設置有收納SERS元件2及保持部4的凹部5。另一方面，如圖2及圖3所示，在測定用基板3的背面3b，以形成沿與測定用基板3的厚度方向垂直的方向延伸的壁部6、7的方式設置有多個薄壁部8。作為一個例子，壁部6沿著測定用基板3的外緣而形成為環狀，壁部7在壁部6的內側形成為格子狀。測定用基板3形成為長方形板狀。凹部5及各薄壁部8形成為長方體狀。這樣的測定用基板3通過樹脂(聚丙烯、苯乙烯樹脂、ABS樹脂、聚乙烯、PET、PMMA、硅酮、液晶聚合物等)、陶瓷、玻璃、硅等的材料，并使用成型、切削、蝕刻等的方法而被一體地形成。如圖4所示，SERS元件2包括基板21、形成于基板21上的成形層22、及形成于成形層22上的導電體層23。作為一個例子，基板21通過硅或玻璃等而形成為矩形板狀，且具有數百μm×數百μm～數十mm×數十mm左右的外形及100μm～2mm左右的厚度。成形層22包含細微結構部24、支撐部25、及框部26。細微結構部24為在成形層22的中央部具有形成于基板21的相反側的表層的周期性圖案的區域，且隔著支撐部25而形成于基板21的表面(主面)21a上。支撐部25為支撐細微結構部24的區域，且形成于基板21的表面21a上。框部26為包圍支撐部25的環狀的區域，且形成于基板21的表面21a上。作為一個例子，在自測定用基板3的厚度方向上的一側觀察的情況下，細微結構部24具有數百μm×數百μm～數十mm×數十mm左右的矩形狀的外形。在細微結構部24，作為周期性圖案，具有數nm～數百n本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種表面增強拉曼散射元件，其特征在于，包括：基板，其具有主面；細微結構部，其形成于所述主面上，且具有多個凸部；及導電體層，其形成于所述細微結構部上，且構成產生表面增強拉曼散射的光學功能部，所述導電體層具有以沿著所述主面的方式形成的基底部、及在與所述凸部的各個對應的位置自所述基底部突出的多個突出部，在所述基底部，在自所述凸部突出的方向觀察的情況下以包圍所述凸部的各個的方式形成有多個槽，所述突出部的一部分位于所對應的所述槽內。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.08.10 JP 2012-178768;2012.08.10 JP 2012-178771.一種表面增強拉曼散射元件，其特征在于，包括：基板，其具有主面；細微結構部，其形成于所述主面上，且具有多個凸部；及導電體層，其形成于所述細微結構部上，且構成產生表面增強拉曼散射的光學功能部，在相鄰的所述凸部之間，所述基板的主面是平坦的，所述導電體層具有以沿著所述主面的方式形成的基底部、及在與所述凸部的各個對應的位置自所述基底部突出的多個突出部，在所述基底部，在自所述凸部突出的方向觀察的情況下以包圍所述凸部的各個的方式形成有多個槽，所述槽自所述基底部的表面朝向所述基板延伸，所述突出部的一部分位于所對應的所述槽內，在所述凸部突出的方向上所述槽的深度為所述基底部的厚度以下。2.如權利要求1所述的表面增強拉曼散射元件，其特征在于，所述凸部沿著所述主面被周期性地排列。3.如權利要求1所述的表面增強拉曼散射元件，其特征在于，所述槽在自所述凸部突出的方向觀察的情況下以包圍所述凸部的各個的方式環狀地延伸。4.如權利要求2所述的表面增強拉曼散射元件，其特征在于，所述槽在自所述凸部突出的方向觀察的情況下以包圍所述凸部的各個的方式環狀地延伸。5.如權利要求1所述的表面增強拉曼散射元件，其特征在于，所述突出部具有在所述基板側的端部變細的形狀。6.如權利要求2所述的表面增強拉曼散射元件，其特征在于，所述突出部具有在所述基板側的端部變細的形狀。7.如權利要求3所述的表面增強拉曼散射元件，其特征在于，所述突出部具有在所述基板側的端部變細的形狀。8.如權利要求4所述的表面增強拉曼散射元件，其特征在于，所述突出部具有在所述基板側的端部變細的形狀。9.如權利要求1所述的表面增強拉曼散射元件，其特征在于，位于所對應的所述槽內的所述突出部的一部分成為導電體顆粒凝聚的狀態。10.如權利要求2所述的表面增強拉曼散射元件，其特征在于，位于所對應的所述槽內的所述突出部的一部分成為導電體顆粒凝聚的狀態。11.如權利要求3所述的表面增強拉曼散射元件，其特征在于，位于所對應的所述槽內的所述突出部的一部分成為導電體顆粒凝聚的狀態。12.如權利要求4所述的表面增強拉曼散射元件，其特征在于，位于所對應的所述槽內的所述突出部的一部分成為導電體顆粒凝聚的狀態。13.如權利要求5所述的表面增強拉曼散射元件，其特征在于，位于所對應的所述槽內的所述突出部的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：柴山勝己，伊藤將師，能野隆文，廣瀬真樹，吉田杏奈，大藤和人，丸山芳弘，笠原隆，川合敏光，廣畑徹，龜井宏記，大山泰生，
申請(專利權)人：浜松光子學株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP