[发明专利]光谱装置和制造光谱装置的方法

说明书

提供了一种光谱装置。光谱装置包括在基底上的多个设计组。每个设计组包括被基底的裸露区域分隔的多个倒塌组，其中，每个设计组的边缘被配置为增强溶剂干燥线在设计组的边缘处的钉扎。每个倒塌组包括至少两个柔性立柱状结构，并且每个柔性立柱状结构包括金属帽。

技术领域

本公开大体上涉及包括设计组的光谱装置。

背景技术

传感器可以被构造成基于由纳米级金属粒子的等离子体共振产生的强局部电场。一种类型的传感器使用被纳米级窄间隙分隔的相邻金属纳米粒子的等离子体共振。纳米级间隙是由包括金属帽的柔性纳米柱倒塌成倒塌组产生的。柔性纳米柱的倒塌是由蒸发流体的微毛细管力引起的。为了增强倒塌的可靠性，柱是由高纵横比柱制成的，这会给制造和材料带来挑战。因此，需要用于控制倒塌的增强技术。

发明内容

根据第一方面，本公开提供一种光谱装置，包括分析芯片，所述分析芯片包括在基底上的多个设计组，其中：每个设计组包括被基底的裸露区域分隔的多个倒塌组，其中，每个设计组的边缘被配置为增强溶剂干燥线在所述设计组的边缘处的钉扎；每个倒塌组包括至少两个柔性立柱状结构；并且每个柔性立柱状结构包括金属帽。

根据第二方面，本公开提供一种制造光谱装置的方法，包括：在基底上形成多个设计组，其中，每个设计组包括形成在所述基底上的多个柔性立柱状结构，并且其中，每个设计组的边缘被成形为增强溶剂干燥线在所述设计组的边缘处的钉扎；在所述光谱装置上形成金属涂层，其中，所述金属涂层在所述多个柔性立柱状结构中的每个柔性立柱状结构的顶表面上形成帽；将流体放置在所述光谱装置上；以及使所述流体蒸发，其中，所述流体的蒸发施加微毛细管压力，所述微毛细管压力将所述多个柔性立柱状结构拉到一起形成多个倒塌组，其中，每个倒塌组包括至少两个柔性立柱状结构，并且其中，所述钉扎在所述蒸发过程中增加所述设计组内的微毛细管压力。

根据第三方面，本公开提供一种用于表面增强发光的光谱装置，所述光谱装置包括在基底上的多个设计组，其中：每个设计组包括多个倒塌组；每个倒塌组包括至少两个柔性立柱状结构；每个柔性立柱状结构包括金属帽；并且基底的裸露区域将每个设计组分隔；以及其中，设计组包括以三角形样式布置的多个倒塌组，其中，所述三角形样式被裸露区域包围。

附图说明

在以下详细描述中参照附图描述了某些示例性实施例。

图1是基底支撑用于形成柔性纳米柱的立柱层的示例的图。

图2是形成在基底上的柔性纳米柱的两个设计组的示例的图。

图3是金属层沉积在柔性纳米柱和基底上从而在每个柔性纳米柱的顶部形成金属帽的示例的图。

图4是使设计组上的流体蒸发的示例的示意图，示出了设计组的边缘处的溶剂钉扎的效果。

图5是每个设计组中的倒塌组的示例的图。

图6是控制倒塌组形成的溶剂钉扎的示例的显微照片。

图7(A)至图7(C)是可以在流体蒸发过程中增加纳米柱的倒塌的设计组的潜在布局的示例的图。

图8(A)和图8(B)是可以在流体蒸发过程中增加柱倒塌的结合式设计组的示例的图。

图9是用于形成包括图案化成设计组的倒塌组的光谱装置的方法的示例的流程图。

图10是在光谱分析中使用包含设计组的光谱装置的示例的示意图。

具体实施方式

先前的研究已经确定，可以通过倒塌成组(在本文被称为倒塌组)的有金属帽的聚合物轴(在本文被称为纳米柱)来获得表面增强亮度的明显增强。增强是基于由倒塌纳米柱的顶部处的相邻金属帽的等离子体共振产生的强烈局部电场，所述纳米柱被纳米级窄间隙分隔。倒塌是由蒸发流体的微毛细管力引起的。为了确保可靠的倒塌，柱是由高纵横比的柱制成的，这会给制造和材料带来挑战。