[发明专利]一种利用结构化探针制备拉曼基底的方法

说明书

本发明公开了一种利用结构化探针制备拉曼基底的方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、利用FIB技术加工金刚石探针针尖，使金刚石探针修饰为具有豁口的结构化金刚石探针；步骤二、将步骤一制备的结构化探针安装在AFM加工系统上，以恒定法向载荷压入样品表面，通过运动平台控制加工轨迹，使结构化探针在标准进给量下多次刻划，加工出纳米结构阵列。本发明采用结构化探针制备基底，一次刻划后能够加工出两路纳米沟槽，相比于单针尖探针，采用结构化探针制备基底的方法效率更高。本发明中探针是利用现有探针加工而成，相比于原有探针具有更小的加工尺寸，在给定载荷下能够加工出更小的纳米结构，且相邻结构间隙更小，拉曼增强效果更好。

技术领域

本发明属于拉曼基底制备技术领域，涉及一种基于AFM加工的表面增强拉曼基底的制备方法。

背景技术

拉曼检测作为一种无标记检测方法，通过特定的相互作用位点探测选定的分子，具有检测灵敏度高、检测成本低和检测方法简单的优点。微纳米结构表面可作为表面增强拉曼散射（SERS）基底，该基底在生物分子检测、易燃物及有毒农药检测具有广阔的应用前景。

目前制备SERS基底的方法主要有化学合成与纳米加工的方法。采用化学合成的方法制备出的纳米粒子存在一致性、重复性差、密度分布不均以及结构难以控制的问题，从而会导致“热点”分布不均匀，影响拉曼检测结果。采用纳米加工技术能够制备出分辨率高的纳米结构，但其成本高、加工材料种类少以及加工效率低。因此，如何制备结构稳定性好、灵敏度高、重复性较好且可大量快速制备SERS基底成为一项亟需解决的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用结构化探针制备拉曼基底的方法，通过结构化探针加工实现表面拉曼基底的制备。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用结构化探针制备拉曼基底的方法，包括如下步骤：

步骤一、结构化探针的制备：

利用FIB技术加工金刚石探针针尖，使金刚石探针修饰为具有豁口的结构化金刚石探针，其中：加工出的针尖沿探针中心线对称分布，保证加工出的纳米沟槽形貌一致；

步骤二、利用结构化探针加工纳米阵列结构：

将步骤一制备的结构化探针安装在AFM加工系统上，以微牛量级恒定法向载荷压入样品表面，通过运动平台控制加工轨迹，使结构化探针在标准进给量下多次刻划，加工出纳米结构阵列，其中：刻划深度与法向载荷呈线性相关，一般小于100μm。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

（1）基底制备效率高：本发明采用结构化探针制备基底，一次刻划后能够加工出两路纳米沟槽，相比于单针尖探针，采用结构化探针制备基底的方法效率更高。

（2）加工精度高：由于纳米结构是通过结构化探针各个针尖同步加工而成，因此，该方法能够完全消除单针尖加工的对准问题，使加工出的纳米结构重复性更高，更适合于制备SERS基底。

（3）加工尺寸更小：本发明中探针是利用现有探针加工而成，相比于原有探针具有更小的加工尺寸，在给定载荷下能够加工出更小的纳米结构，且相邻结构间隙更小，拉曼增强效果更好。

附图说明

图1为结构化探针结构示意图；

图2为利用结构化探针加工纳米通道示意图；

图3为利用结构化探针加工纳米通道形貌图和截面图；

图4为利用结构化探针加工拉曼增强基底原理图；

图5为拉曼增强基底AFM图；

图6为不同进给量加工出的拉曼基底检测结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。