[发明专利]一种具有热点结构的等离子体多孔结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有热点结构的等离子体多孔结构，包括承载基体以及沉积于承载基体的等离子体多孔结构，等离子体多孔结构上形成有多个孔，多个孔的至少一部分通过韧带相互连接。本发明还公开了该等离子体多孔结构的制备方法，具体包括如下步骤：步骤1：清洗硅片，将硅片放入去离子水中浸泡，然后将硅片取出并用纯氮气吹干；步骤2：将清洁后的硅片送入磁控溅射镀膜设备中，通入氩气气氛，保持恒定气氛压力，随后进行银、钽元素共溅射，然后可制备出具有热点结构的等离子体多孔结构；本发明通过精确调控银、钽沉积速率制备出的等离子体纳米孔结构具有热点密度较高，吸附能力强、表面粗糙度高和光传输能力强的优点。

技术领域

本发明属于光学纳米薄膜领域，具体涉及一种具有热点结构的等离子体多孔结构，还涉及一种该等离子体多孔结构的制备方法。

背景技术

有光激发贵金属纳米结构的表面时，可在一定空间区域产生局部表面等离子体共振效应，这会显著放大纳米结构局部区域的电磁场强度，从而形成“热点”。目前大量研究的“热点”主要是“纳米间隙”和“纳米针尖”结构，纳米孔是一种新型的、研究较少的一类“热点”结构，由于其具有较大的研究潜力，近年来受到了广泛的关注。纳米孔阵列显示出一种光传输现象，在特定波长具有极大的光传输能力。由于具有强光透射和局部表面等离子体共振的双重作用，纳米孔阵列显示出明显的局部电磁场增强。等离子体纳米孔阵列可被用于检测各种生物化学分析物，包括DNA、蛋白质、小分子等。总的来说，相较于“纳米间隙”和“纳米针尖”结构，目前的纳米孔“热点”结构的局部点磁场强度放大效果较弱，产生的热点的密度较低，从而限制了其等离子体传感、催化等方面的应用。综上所述，目前的纳米孔热点结构存在产生的热点密度较低，纳米孔的表面粗糙度较低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有热点结构的等离子体多孔结构，解决了目前的纳米孔热点结构存在产生的热点密度较低，纳米孔的表面粗糙度较低的问题。

本发明还涉及一种该等离子体多孔结构的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，

一种具有热点结构的等离子体多孔结构，包括承载基体以及沉积于承载基体的等离子体多孔结构，等离子体多孔结构上形成有多个孔，多个孔的至少一部分通过韧带相互连接。

本发明的特点还在于，

韧带上形成有凸起和/或凹进。

在凸起的个数为多个的情形下，多个凸起的形状、体积和分布密度相同或者不同；并且/或者，

在凹进的个数为多个的情形下，多个凹进的形状、体积和分布密度相同或者不同。

韧带的长度为50～500nm。

孔的直径为50～300nm，孔深为50～400nm。

纳米孔的孔壁为粗糙的表面结构。

一种具有热点结构的等离子体多孔结构的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1：将硅片浸入丙酮溶液中清洗5～10分钟，然后将硅片从丙酮溶液中取出并放入乙醇溶液中清洗5～10分钟，将硅片从乙醇溶液中取出并放入去离子水中浸泡5～15分钟，然后将硅片从去离子水中取出并用纯氮气吹干；

步骤2：将吹干后的硅片放入磁控溅射镀膜设备中并进行如下操作：将磁控溅射镀膜设备抽至真空后通入氩气，然后加入钽靶和银靶对吹干后的硅片进行磁控共溅射沉积以制备出权利要求1至5中任一项的具有热点结构的等离子体多孔结构；

其中，在步骤2中对磁控溅射镀膜设备进行如下参数设置：将磁控溅射镀膜设备的温度控制为100～150℃，压力控制为0.1～0.3Pa，氩气流量控制为20～40sccm，银靶电流控制为3～10A，钽靶电流控制为1～3A，时间控制为1500s～2000s。