表面增强拉曼散射元件的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明是涉及表面增强拉曼散射元件。
【背景技术】
[0002]作为现有的表面增强拉曼散射元件，已知的有具备产生表面增强拉曼散射(SERS:Surface Enhanced Raman Scattering)的微小金属构造体的表面增强拉曼散射元件(例如参照专利文献I和非专利文献I)。在这样的表面增强拉曼散射元件中，如果拉曼光谱分析的成为对象的试样接触于微小金属构造体，并在该状态下对该试样照射激发光，则会产生表面增强拉曼散射，例如增强到18倍左右的拉曼散射光被放出。
[0003]再者，例如在专利文献2中，记载有在基板的一面、以及形成在该基板的一面的多个微小突起部的上面(或者形成在该基板的一面的多个细微孔的底面)的各个以成为非接触状态的方式(以最短部分的间隔为5nm?10 μ m左右的方式)形成有金属层的微小金属构造体。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2011-33518号公报
[0007]专利文献2:日本特开2009-222507号公报
[0008]非专利文献
[0009]非专利文献1:"Q-SERSTM GlSubstrate", [online], OPTO SICENCE, IN.，[平成24 年 7 月 19 日检索],Internet<URL:http://www.0ptoscience.com/maker/nanova/pdf/Q-SERS_G1.pdf>
【发明内容】
[0010]发明所要解决的技术问题
[0011]如果如以上所述所谓纳米间隙形成在微小金属构造体，则在照射有激发光时引起局部电场增强，表面增强拉曼散射的强度被增大。
[0012]因此，本发明的目的在于提供一种能够通过适当的纳米间隙来使表面增强拉曼散射的强度增大的表面增强拉曼散射元件。
[0013]解决技术问题的手段
[0014]本发明所涉及的表面增强拉曼散射元件具备:基板，其具有主面；成形层，其包含形成在主面上的支撑部、以及形成在支撑部上的微细构造部；以及导电体层，其堆积在微细构造部上并且构成使表面增强拉曼散射发生的光学功能部，微细构造部具有直立设置在支撑部上的多个支柱，在支撑部设置有与支柱的侧面相对的多个相对部，相对部在支柱突出的方向上相对于支柱的前端部而位于基板侧。
[0015]在该表面增强拉曼散射元件中，相对于支柱的前端部在基板侧的位置设置有与支柱的侧面相对的相对部。在通过堆积形成导电体层时，在支柱的侧面和相对部，所堆积的导电材料微颗粒的量变少。因此，由于导电材料微颗粒的凝聚作用，在支柱的侧面和相对部两者形成有例如具有半球面状外形的纳米颗粒，在纳米颗粒彼此之间很好地形成有间隙。形成在该支柱侧面的间隙作为引起局部电场增强的间隙发挥功能。因此，根据该表面增强拉曼散射元件，能够通过适当的纳米间隙使表面增强拉曼散射的强度增大。
[0016]在本发明所涉及的表面增强拉曼散射元件中，可选地，支柱沿着主面周期性地排列。根据该结构，能够稳定地使表面增强拉曼散射的强度增大。
[0017]在本发明所涉及的表面增强拉曼散射元件中，可选地，在支撑部形成有多个凹部，相对部是凹部的内面。根据该结构，能够容易而且切实地形成相对部。
[0018]在本发明所涉及的表面增强拉曼散射元件中，可选地，相对部在从支柱突出的方向看的情况下以沿着支柱的侧面的一部分的方式延伸。根据该结构，能够使作为纳米间隙发挥功能的间隙增加。
[0019]在本发明所涉及的表面增强拉曼散射元件中，可选地，相对部在从支柱突出的方向看的情况下以包围支柱的侧面的方式延伸。根据该结构，能够使作为纳米间隙发挥功能的间隙增加。
[0020]在本发明所涉及的表面增强拉曼散射元件中，可选地，相对部相对于I个支柱设置有多个。再有，根据该结构，能够使作为纳米间隙发挥功能的间隙增加。
[0021]在本发明所涉及的表面增强拉曼散射元件中，可选地，相对于I个支柱设置的多个相对部具有互相不同的形状。根据该结构，通过以支柱之间关系同样地形成相对部，从而在光学功能部的间隙形成的状态下产生规定的方向性。因此，能够选择性地使具有规定偏光方向的光的强度增大。
[0022]发明的效果
[0023]根据本发明，可以提供一种通过适当的纳米间隙来使表面增强拉曼散射的强度增大的表面增强拉曼散射元件。
【附图说明】
[0024]图1是具备本发明的第I实施方式的表面增强拉曼散射元件的表面增强拉曼散射单元的平面图。
[0025]图2是沿着图1的I1-1I线的截面图。
[0026]图3是图1的表面增强拉曼散射单元的光学功能部的截面图。
[0027]图4(a)是图3的支柱和相对部的平面图，图4(b)是图3的支柱和相对部的截面图。
[0028]图5是图1的表面增强拉曼散射单元的光学功能部的SEM照片。
[0029]图6是表示图1的表面增强拉曼散射单元的制造工序的截面图。
[0030]图7是表示图1的表面增强拉曼散射单元的制造工序的截面图。
[0031]图8(a)是本发明的第2实施方式的支柱和相对部的平面图，图8 (b)是本发明的第2实施方式的支柱和相对部的截面图。
[0032]图9(a)是本发明的第3实施方式的支柱和相对部的平面图，图9 (b)是本发明的第3实施方式的支柱和相对部的截面图。
[0033]符号的说明:
[0034]3…SERS单元(表面增强拉曼散射单元)，4...基板，4a...表面(主面)，5...成形层，6…导电体层，7…支撑部，8…细微构造部，10...光学功能部，11，12，13…凹部，11a, 12a, 13a…壁部(相对部)，17…支柱，71a…前端部，71b, 71c, 71d, 71e…侧面。
【具体实施方式】
[0035]以下，就本发明的实施方式，参照附图来详细说明。另外，在各图中对相同部分或者相当部分赋予相同符号，并省略重复的说明。
[0036][第I实施方式]
[0037]如图1和图2所示，第I实施方式的SERS单元(表面增强拉曼散射单元)I具备处理基板2、以及安装在处理基板2上的SERS元件(表面增强拉曼散射元件)3。处理基板2是矩形板状的载玻片(slide glass)、树脂基板或者陶瓷基板等。SERS元件3在偏向于处理基板2的长边方向上的一个端部的状态下配置在处理基板2的表面2a。
[0038]SERS元件3具备安装在处理基板2上的基板4、形成在基板4上的成形层5、以及形成在成形层5上的导电体层6。基板4由硅或者玻璃等而形成为矩形板状。基板4具有数百μπιΧ数百μ m?数十mmX数十mm左右的外形和100 μ m?2mm左右的厚度。基板4的背面4b通过直接接合(direct bonding)、使用了焊料等金属的接合、共晶接合(eutecticbonding)、利用激光照射等的熔融接合、阳极接合、或者使用了树脂的接合而固定于处理基板2的表面2a。
[0039]如图3所示，成形层5包含微细构造部7、支撑部8、以及框部9。微细构造部7是具有周期性图案的区域。微细构造部7在成形层5的中央部形成在与基板4相反侧的表层。在微细构造部7排列有具有数nm?数百nm左右的直径和高度的四棱锥台状的多个支柱(pillar) 71。多个支柱71沿着基板4的表面(主面)4a以数十nm?数百μπι左右(优选250nm?800nm)的间隔周期性地排列。微细构造部7在从基板4的厚度方向看的情况下，具有数百ymX数百μ m?数十mmX数十mm左右的矩形状外形。支撑部8是支撑微细构造部7的矩形状的区域。支撑部8形成在基板4的表面4a。框部9是包围支撑部8的矩形环状的区域。框部9形成在基板4的表面4a。支撑部8和框部9具有数十nm?数十μπι左右的厚度。这样的成形层5例如通过由纳米压印法将配置在基板4上的树脂(丙烯酸树脂类、氟树脂类、环氧树脂类、硅酮类、聚氨脂类、ΡΕΤ、聚碳酸酯、无机有机混合材料等)或者低熔点玻璃成形而一体形成。
[0040]多个支柱71直立设置于支撑部8上。在相邻的支柱71之间，支撑部8的表面8a露出。在该支撑部8的表面8a，形成有多个凹部11。凹部11在每个支柱71均设置。凹部11在支柱71突出的方向上相对于支柱71的前端部71a而位于基板4侦U。
[0041]如图4(a)、图4(b)所示，凹部11在支柱71突出的方向看的情况下邻接于支柱71而设置。具体而言，凹部11是由支柱71的侧面71b、与侧面71b相对的壁部(内面)Ila划定。即，凹部11