一種表面具有針孔的表面增強拉曼效應基底及制備方法技術

本發明專利技術屬于痕量物質檢測技術領域，特別涉及一種表面具有針孔的表面增強拉曼效應基底及制備方法。本發明專利技術采用傾斜生長法制備銀納米棒陣列薄膜，再利用低溫原子層沉積技術在其表面均勻沉積一層具有針孔的氧化鋁薄膜，得到表面具有針孔的銀-氧化鋁復合納米結構作為表面增強拉曼效應基底。所述方法可通過調節低溫原子層沉積技術的參數來控制氧化鋁膜的針孔比例，其超薄的氧化層確保基底具有良好的表面增強拉曼活性，并將內部的銀納米棒與外界環境隔離，大幅度提升了基底的化學穩定性。同時，氧化鋁膜和針孔內的銀表層均可吸附特定的檢測分子，該基底可用于多種化學物質的檢測，擴展了表面增強拉曼效應的使用范圍，具有廣泛的應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于痕量物質檢測
，特別涉及。
技術介紹
表面增強拉曼效應用于化學、生物分子的痕量檢測，具有無損分析、靈敏度高、檢測時間短、費用低、適用性強等優點。該方法需要利用金、銀等貴金屬來制備具有高靈敏性的表面增強拉曼效應基底，同時由于金屬納米結構的化學穩定性差、對一些檢測分子的吸附能力不強，大大限制了表面增強拉曼技術的發展。本專利技術通過低溫原子層沉積技術，在銀納米結構表面沉積一層具有針孔的超薄氧化鋁膜，且通過調節低溫原子層沉積技術的參數可控制氧化鋁膜的針孔比例，所獲得的基底的化學穩定性和適用性有很大提升，擴展了表面增強拉曼效應的檢測范圍。因超薄的氧化層不會強烈衰減銀納米棒的表面增強拉曼信號，基底具有良好的表面增強拉曼活性；氧化層還將金屬核與外界環境隔離，大幅度提升了基底的化學穩定性；同時，氧化鋁表層和針孔內的銀表層均可吸附特定的檢測分子，該基底可用于多種化學物質的檢測，擴展了表面增強拉曼效應的應用范圍。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種表面具有針孔的銀-氧化鋁復合納米結構的表面增強拉曼效應基底，及利用低溫原子層沉積法(Atomic Layer Deposit1n, ALD)制備銀-氧化鋁復合納米結構基底的方法。為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是:—種表面具有針孔的表面增強拉曼效應基底:在銀納米棒陣列薄膜表面均勻沉積一層具有針孔的氧化鋁薄膜，且針孔比例可控，得到表面具有針孔的銀-氧化鋁復合納米結構作為表面增強拉曼效應基底。進一步地，所述銀納米棒陣列薄膜為斜棒陣列薄膜或者圓柱直棒陣列薄膜，銀納米棒長度為400nm?700nm，所述氧化招薄膜的表面具有針孔、厚度小于lnm。進一步地，所述針孔比例指的是未被氧化鋁薄膜覆蓋的銀的表面積占整個表面增強拉曼效應基底表面積的比例；針孔比例的范圍為16%?5%。如上所述的表面增強拉曼效應基底的制備方法:利用傾斜生長方法，在基片上沉積金屬銀，得到銀納米棒陣列薄膜；利用低溫原子層沉積技術在銀納米棒陣列薄膜表面均勻沉積一層具有針孔的氧化鋁薄膜，得到表面具有針孔的銀-氧化鋁復合納米結構作為表面增強拉曼效應基底。進一步地，利用傾斜生長方法制備銀納米棒陣列薄膜的步驟為:在室溫下，將基片固定在電子束蒸發鍍膜機的樣品臺上；采用金屬銀為靶材，將電子束蒸發鍍膜機腔室抽至真空度為3Xl(T5Pa?8Xl(T5Pa;調整電子束入射角為85°?88°，并使樣品臺靜止或以6rpm?lOrpm的速率旋轉，在樣品臺的基片上生長銀納米棒陣列薄膜。進一步地，利用低溫原子層沉積技術沉積具有針孔的氧化鋁薄膜時，將預先制備好的銀納米棒陣列薄膜放入原子層沉積反應腔體中部，腔體溫度為50°C?70°C ;以三甲基鋁和水作為反應前驅體，交替通入反應腔體中，流量為20sCCm，通過改變兩種前驅體的通入時間來調節氧化鋁薄膜的針孔比例，三甲基鋁和水分別通入2?80ms和1?40mso進一步地，隨著通入三甲基鋁和水的量增多，針孔比例下降，針孔比例的范圍為16%?本專利技術的有益效果是:通過低溫原子層沉積技術在銀納米棒陣列薄膜表面均勻沉積一層具有針孔的超薄氧化鋁膜，并通過調節原子層沉積參數來控制氧化鋁薄膜的針孔比例。由于超薄的氧化層不會強烈衰減銀納米棒的表面增強拉曼信號，基底具有良好的表面增強拉曼活性；氧化層還將金屬核與外界環境隔離，大幅度提升了基底的化學穩定性；同時，氧化鋁表層和針孔內的銀表層均可吸附特定的檢測分子，該基底可用于多種化學物質的檢測，擴展了該表面增強拉曼基底的應用范圍。【附圖說明】圖1中，圖la為實施例1中制備的表面具有針孔的銀-氧化鋁復合納米結構基底的掃描電鏡圖，圖lb為單根銀納米棒的透射電鏡圖，圖lc為有針孔的氧化鋁薄膜的高分辨透射電鏡圖，圖1d為用不同含量的三甲基鋁和水制備的表面具有針孔的銀-氧化鋁復合納米結構基底檢測1 X 10 2M吖啶所得的拉曼光譜圖。圖2中，圖2a、2c、2e分別為將實施例2中制備的銀納米斜棒陣列薄膜在氯化鈉(NaCl，30mM)、雙氧水(H202，2.2% )以及氰化鈉(NaCN，50ppb)溶液中浸泡3h、0.5h和3h后的掃描電鏡圖；圖2b、2d、2f分別為將實施例2中制備的表面具有針孔的銀-氧化鋁復合納米結構基底在氯化鈉(NaCl，30mM)、雙氧水(Η202，2.2% )以及氰化鈉(NaCN，50ppb)溶液中浸泡3h、0.5h和3h后的掃描電鏡圖。圖3中，圖3a、圖3c分別將實施例3中制備的表面具有針孔的銀_氧化鋁復合納米結構基底用于檢測痕量氰化鈉和2，6-吡啶二甲酸時所獲得的拉曼譜線圖，圖3b、圖3d相應地為對拉曼強度-分子濃度關系的定量分析圖。【具體實施方式】下面結合附圖1?3和實施例對本專利技術予以具體說明。下述實施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實施例來限定本專利技術的保護范圍。實施例11.將硅基片或者玻璃基片用丙酮、酒精、去離子水順序超聲清洗并晾干；2.將預處理過的基片固定在電子束蒸發鍍膜機的樣品臺上；3.在室溫下，采用金屬銀為靶材，將電子束蒸發鍍膜機的腔室抽至真空度為3X10_5Pa ；4.調整電子束的入射角到85°，并使樣品臺靜止，在樣品臺的基片上傾斜生長納米棒長度為700nm的銀納米斜棒陣列薄膜；5.通過低溫原子層沉積方法，加熱腔體至70°C，控制三甲基鋁和水的流量為20sCCm，通過調節三甲基鋁和水的通入時間來控制氧化鋁膜的針孔比例，三甲基鋁的通入時間分別為2ms、5ms、1 Oms、20ms、40ms、80ms，水的通入時間相應地依次為1ms、2ms、5ms、10ms、20ms、40ms，在銀納米斜棒陣列薄膜表面均勻沉積一層具有針孔的氧化鋁薄膜，得到表面具有針孔的銀-氧化鋁復合納米結構，作為表面增強拉曼效應基底。圖la為用三甲基鋁和水分別通入20ms和10ms的原子層沉積制備的表面具有針孔的銀-氧化鋁復合納米結構基底的掃描電鏡圖，圖lb為單根銀納米棒的透射電鏡圖，圖lc為有針孔的氧化鋁薄膜的高分辨透射電鏡圖。由于原子層沉積的反應溫度較低，銀納米棒的形貌沒有被破壞，可以看到氧化鋁膜極薄，并均勻包覆銀納米棒，其厚度約為0.7nm。圖1d為用不同含量的三甲基鋁和水制備的表面具有針孔的銀-氧化鋁復合納米結構基底檢測IX 10 2M吖啶所得的拉曼光譜圖。其中uncoated Ag表示純銀納米斜棒陣列薄膜，2-1表示用三甲基鋁和水分別通入2ms和1ms的原子層沉積所制備的表面具有針孔的銀-氧化鋁復合納米結構基底，5-2表示用三甲基鋁和水分別通入5ms和2ms的原子層沉積所制備的表面具有針孔的銀-氧化鋁復合納米結構基底，10-5表示用三甲基鋁和水分別通入10ms和5ms的原子層沉積所制備的表面具有針孔的銀_氧化鋁復合納米結構基底，20-10表示用三甲基鋁和水分別通入20ms和10ms的原子層沉積所制備的表面具有針孔的銀-氧化鋁復合納米結構基底，40-20表示用三甲基鋁和水分別通入40ms和20ms的原子層沉積所制備的表面具有針孔的銀-氧化鋁復合納米結構基底，80-40表示用三甲基鋁和水分別通入80ms和40ms的原子層沉積所制備的表面具有針孔的銀_氧化鋁復合納米結構基底。由于吖啶只當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種表面具有針孔的表面增強拉曼效應基底，其特征在于，在銀納米棒陣列薄膜表面均勻沉積一層具有針孔的氧化鋁薄膜，且針孔比例可控，得到表面具有針孔的銀?氧化鋁復合納米結構，作為表面增強拉曼效應基底。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張政軍，馬菱薇，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：北京;11