[发明专利]一种SERS衬底制造方法及SERS衬底

说明书

本申请涉及表面增强拉曼光谱技术领域，具体提供了一种SERS衬底制造方法及SERS衬底，该方法包括：准备SERS衬底基板，所述SERS衬底基板包括依次连接的刚性硬质衬底、正性光刻胶层和负性光刻胶层；对所述负性光刻胶层进行曝光和显影，以得到至少一个多聚体结构；将所述多聚体结构作为掩模，对所述正性光刻胶层进行刻蚀，以使所述多聚体结构与其下方的正性光刻胶层形成上宽下窄的三维悬空结构；基于低温沉积对所述三维悬空结构进行金属沉积，以得到包括三维悬空金属结构的SERS衬底；该方法能够有效地提高表面增强拉曼光谱检测的灵敏度。

技术领域

本申请涉及表面增强拉曼光谱技术领域，具体而言，涉及一种SERS衬底制造方法及SERS衬底。

背景技术

表面增强拉曼光谱（SERS）检测是实现低浓度分析物超灵敏检测的有效方法之一，其利用人工金属纳米光学天线的表面等离激元共振效应，在结构表面形成hot spot（热点）区域，增强局域电磁场的强度，由于附着在热点区域的被检测物的拉曼信号强度得到极大增强，因此表面增强拉曼光谱能实现高灵敏度探测分析。由于电磁场强度与热点分布对于拉曼信号增强的决定性作用，因此实现更高灵敏度、更低检测限的关键在于开发一种表面光场增强效应更加优异、可提供更多热点捕获探测分子的SERS衬底。其中，由于多聚体金属纳米光学天线间的纳米级间隙使得入射光在狭窄空间中发生强烈耦合可以有效提高局域电磁场的增强效果，且增强强度与间隙尺寸大小呈负相关，从而可在单分子水平获得显著增强的拉曼信号，因此多聚体金属纳米光学天线尤其适用于低浓度拉曼检测，即多聚体金属纳米光学天线之间的纳米间隙是实现高灵敏度、更低检测限的有效方式。

CN106770180B公开了一种表面增强拉曼衬底的制备方法，其通过电子束光刻技术和退火形成稳定介电材料光学纳米天线阵列结构，结合金属沉积形成SERS衬底，该金属/介电材料复合结构可提供大面积热点，从而增强探针分子的拉曼信号。然而该方案中金属直接沉积在垂直的介电材料纳米阵列结构的表面，造成金属颗粒附着在介电材料纳米阵列侧壁上，容易造成衬底效应，从而使得一部分附着在衬底和侧壁上的待测分子信号无法被利用，降低检测灵敏度。

CN104155283A公开了一种制备高灵敏表面增强拉曼散射基底的方法，通过控制蒸镀银厚度，改变悬空光学纳米天线形貌与振动模式，将热点位置从光学纳米天线底部移动至顶部，并增加热点接触探针分子的概率，从而提高SERS衬底的检测灵敏度。然而该方案基于聚苯乙烯胶体球的纳米粒子自组装与等离子体刻蚀硅形成悬空的金属纳米光学天线阵列，该自组装方法缺乏精度可控性、任意结构制备的灵活性和稳定性，同时由于四氢呋喃等外部清洗试剂的引入，会造成化学污染，最终影响检测的灵敏度。

针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种SERS衬底制造方法及SERS衬底，能够有效地提高表面增强拉曼光谱检测的灵敏度。

第一方面，本申请提供了一种SERS衬底制造方法，其包括以下步骤：

准备SERS衬底基板，SERS衬底基板包括依次连接的刚性硬质衬底、正性光刻胶层和负性光刻胶层；

对负性光刻胶层进行曝光和显影，以得到至少一个多聚体结构；

将多聚体结构作为掩模，对正性光刻胶层进行刻蚀，以使多聚体结构与其下方的正性光刻胶层形成上宽下窄的三维悬空结构；

基于低温沉积对三维悬空结构进行金属沉积，以得到包括三维悬空金属结构的SERS衬底。