表面增强拉曼散射元件、以及制造表面增强拉曼散射元件的方法
【技术领域】
[0001]本发明是涉及表面增强拉曼散射元件、以及制造表面增强拉曼散射元件的方法。
【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，记载了微量检测元件具备基板、形成在基板的一面的多个微小突起部、形成在微小突起部的上面和基板的一面的金属层。特别是在该微量物检测元件中，通过使形成在微小突起部的上面的金属层与形成在基板的一面的金属层成为非接触状态，从而在它们之间形成5nm?10 μ m左右的间隔。
[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 Gl Substrate", [online], OPTO SICENCE, IN.，[平成25年 7 月 5 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]如以上所述，如果所谓的纳米间隙形成在微小金属构造体，则在照射有激发光时会引起局部电场增强，表面增强拉曼散射的强度被增大。
[0012]然而，在专利文献2所记载的微量物检测元件中，微小突起部的侧面和基板的一面的一部分从金属层露出。因此，通过由构成微小突起部和基板的材料，由于从微小突起和基板产生的气体等的影响而会有对金属层产生污染的情况。因此，作为构成微小突起部和基板的材料，有必要选择不产生使金属层产生污染的气体等那样的材料。其结果，设计的自由度降低。另外，如果打算要形成适当的纳米间隙，则有必要对微小突起部的形状下功夫。
[0013]因此，本发明的目的在于提供一种可以抑制设计自由度降低并且可以稳定形成纳米间隙的表面增强拉曼散射元件以及制造表面增强拉曼散射元件的方法。
[0014]解决技术问题的手段
[0015]本发明的一个侧面所涉及的表面增强拉曼散射元件具备:基板，其具有主面；微细构造部，其形成在主面上并且具有多个凸部；第I导电体层，其以连续覆盖主面和微细构造部的方式形成在主面和微细构造部上；以及第2导电体层，其以形成用于表面增强拉曼散射的多个间隙的方式形成在第I导电体上，第I和第2导电体层由彼此相同的材料构成。
[0016]在该表面增强拉曼散射元件中，以连续覆盖基板的主面和微细构造部的方式在主面和微细构造部之上形成有第I导电体层。然后，在该第I导电体层之上，以构成用于表面增强拉曼散射的多个间隙(即，有助于表面增强拉曼散射强度增大的纳米间隙)的方式形成有第2导电体层。因此，即使从基板或微细构造部等基底部分产生气体等，也能够通过第I导电体层来降低该气体等对第2导电体层的影响。因此，不需要将构成基板或微细构造部等的材料限制于不产生使第2导电体层产生污染的气体等那样的材料，因而能够抑制设计自由度的降低。另外，由于第2导电体层形成在由相同材料构成的第I导电体层之上，因此可以稳定地形成纳米间隙。
[0017]在本发明的一个侧面所涉及的表面增强拉曼散射元件中，可选地，第2导电体层具有以沿着主面的方式形成的基部、以及在对应于各个凸部的位置从基部突出的多个突出部，在基部，以在从凸部突出的方向看的情况下包围各个凸部的方式形成有多个槽，间隙至少形成在槽内。如此，第2导电体层具有微细构造部的对应于凸部的突出部、以及以包围凸部的方式形成槽的基部。因此，可以在各个槽内很好地构成纳米间隙。
[0018]在本发明的一个侧面所涉及的表面增强拉曼散射元件中，可选地，间隙包含在槽内由基部和突出部形成的第I间隙、以及在槽内由基部和第I导电体层形成的第2间隙当中至少一者。如此，能够使在槽内由第2导电体层的部分彼此形成的第I间隙作为纳米间隙而发挥功能，能够使由第I导电体层和第2导电体层形成的第2间隙作为纳米间隙而发挥功能。
[0019]在本发明的一个侧面所涉及的表面增强拉曼散射元件中，可选地，槽以在从凸部突出的方向看的情况下包围各个凸部的方式环状地延伸。在该情况下，能够使作为纳米间隙而很好地发挥功能的间隙增加。
[0020]在本发明的一个侧面所涉及的表面增强拉曼散射元件中，可选地，突出部具有在基板侧的端部变窄的形状。在该情况下，能够切实地使突出部的一部分位于槽内，并且能够使由基部和突出部形成在槽内的间隙作为纳米间隙而很好地发挥功能。
[0021]在本发明的一个侧面所涉及的表面增强拉曼散射元件中，可选地，位于对应的槽内的突出部的一部分成为导电体颗粒的凝聚状态。另外，在本发明的一个侧面所涉及的表面增强拉曼散射元件中，基部可以沿着槽的外缘隆起。在这些情况下，能够将形成在槽内的间隙作为纳米间隙而很好地发挥功能。
[0022]在本发明的一个侧面所涉及的表面增强拉曼散射元件中，基部和突出部可以在槽的最深部连接起来。或者，在本发明所涉及的表面增强拉曼散射元件中，基部和突出部可以在槽的最深部隔开。在这些情况下，能够将形成在槽内的间隙作为纳米间隙而很好地发挥功能。
[0023]在本发明的一个侧面所涉及的表面增强拉曼散射元件中，可选地，凸部沿着主面周期性地排列。在该情况下，能够使表面增强拉曼散射的强度增大。
[0024]本发明的一个侧面所涉及的表面增强拉曼散射元件的制造方法具备:第I工序，其将具有多个凸部的微细构造部形成在基板的主面上；第2工序，其通过第I气相生长法在基板的主面和微细构造部上形成第I导电体层；第3工序，其通过第2气相生长法在第I导电体层上形成用于表面增强拉曼散射的第2导电体层，第I导电体层和第2导电体层由彼此相同的材料构成，第2气相生长法的各向异性高于第I气相生长法的各向异性。
[0025]在该方法中，首先，通过各向异性相对较低的第I气相生长法在基板的主面和微细构造部上形成第I导电体层。因此，导电体颗粒(颗粒化了的导电体材料)在相对于基板的主面和微细构造部的入射方向为比较随机的状态下堆积在基板的主面和微细构造部上(即，相对于基板的主面和微细构造部从多个方向入射的导电体颗粒堆积在基板的主面和微细构造部上)。其结果，以连续覆盖基板的主面和微细构造部的方式形成有第I导电体层。另一方面，在该方法中，通过各向异性相对较高的第2气相生长法在第I导电体层之上形成第2导电体层。因此，在第I导电体层上在导电体颗粒的堆积中发生偏向的结果是，以形成用于表面增强拉曼散射的多个间隙(纳米间隙)的方式形成有第2导电体层。
[0026]因此，即使从基板或微细构造部等基底部分产生气体等，也能够通过第I导电体层来降低该气体等对第2导电体层的影响。因此，根据该方法，由于不需要将构成基板或微细构造部等的材料限制于不会产生使第2导电体层产生污染的气体等那样的材料，因此可以在制造表面增强拉曼散射元件时抑制设计自由度的降低。另外，根据该方法，由于第2导电体层形成在由相同材料构成的第I导电体层之上，银川能够稳定地形成纳米间隙。
[0027]发明的效果
[0028]根据本发明的一个侧面，能够提供一种可以抑制设计自由度降低并且可以稳定形成纳米间隙的表面增强拉曼散射元件、以及制造表面增强拉曼散射元件的方法。
【附图说明】
[0029]图1是本发明的一个侧面的一个实施方式的应用了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。
[0030]图2是沿着图1的表面增强拉曼散射单元的I1-1I线的截面图。
[0031]图3是图1的表面增强拉曼散射单元的底面图。
[0032]图4是沿着图1的表面增强拉曼散射单元的I1-1I线的一部分放大截面图。
[0033]图5是图1的表面增强拉曼散射单元的表面