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_3

文档序号:8227464阅读:来源:国知局
,至少在基板21侧的端部34a具有变窄的形状。在各个突出部34上,至少与基板21相反侧的端部(位于支柱27顶部上的部分)从基部33突出。
[0059]在基部33,形成有在与基板21的相反侧开口的多个槽33a。槽33a以在从支柱27突出的方向(即,基板21的厚度方向)看的情况下包围各个支柱27的方式圆环状地延伸。突出部34的端部34a位于对应的槽33a内(即,包围形成有该突出部34的支柱27的槽33a内)。由此,在各个槽33a内,通过基部33和突出部34形成有在与基板21的相反侧开口的第I间隙G1。第I间隙Gl是由基部33的形成槽33a的边缘部33b以及突出部34的端部34a形成的(由导电体材料构成的部分之间的)细微的间隙。
[0060]另一方面,突出部34的端部34a不到达各个槽33a的最深部。S卩,基部33与突出部34在各个槽33a的最深部彼此隔开。因此,在各个槽33a的开口附近第I导电体层31被突出部34覆盖,在各个槽33a的最深部附近第I导电体层31从突出部34露出。由此,在各个槽33a内,由基部33和第I导电体层31形成第2间隙G2。第2间隙G2是由基部33的形成槽33a的边缘部33b以及形成在第I导电体层31的支柱27的根基部分的侧面上的部分31b形成的(由导电体材料构成的部分之间的)细微的间隙。
[0061]这些第I间隙Gl和第2间隙G2,作为一个例子,在从支柱27突出的方向看的情况下,按包围各个支柱27的圆环状地延伸,具有O?数十nm左右的宽度。S卩,第I间隙Gl和第2间隙G2均作为有助于表面增强拉曼散射强度增大的纳米间隙而发挥功能。另外,划定槽33a的外侧的侧面由基部33形成,但是划定槽33a的内侧的侧面有由基部33形成的情况,也有由第I导电体层31形成的情况。此外,划定槽33a的底面有由基部33形成的情况也有由第I导电体层31形成的情况。
[0062]这样的第2导电体层32可以遍及基板21的表面21a的整体(即,遍及成形层22的整体)而延伸的方式形成在第I导电体层31上,也可以仅在形成有微细构造部24的区域上形成在第I导电体层31上。第2导电体层32由是与第I导电体层31相同的材料,例如Au、Ag、Al、Cu或者Pt等导电体材料构成。
[0063]这里,第I导电体层31例如由上述的导电体材料通过例如溅射法或者离子镀覆法等各向异性比较小的气相生长法来形成。另一方面,第2导电体层32由与第I导电体层31相同的材料通过例如蒸镀法等各向异性比较大的气相生长法形成。因此,第I导电体层31在向导电体颗粒(颗粒化了的导电体材料)的微细构造部24(成形层22)入射的入射方向比较随机的状态下,导电体颗粒堆积在微细构造部24上而形成(即,相对于微细构造部24从多个方向入射的导电体颗粒堆积在微细构造部24上而形成)。因此,第I导电体层31遍及基板21的表面21a上的整体而比较均匀地连续形成。相对于此,第2导电体层32例如相对于第I导电体层31的入射方向为大致一定的导电体颗粒堆积在第I导电体层31上而形成。因此,在第2导电体层32,基板21的表面21a上产生部分没有被形成的部位(槽33a 等)ο
[0064]另外,如图6(a)所示,有在第2导电体层32的突出部34形成有导电体颗粒凝聚而成的多个凝聚体(particle) 34b的情况(即,有导电体颗粒成为凝聚状态的情况)。在图6(a)中,表示了突出部34的对应于支柱27侧面的部分整体成为凝聚状态的情况,但是也有仅位于对应的槽33a内的端部34a成为凝聚状态的情况。如果这样在突出部34形成多个凝聚体34b,则除了基部33与凝聚体34b之间的间隙(第I间隙Gl)之外,还会有在凝聚体34b彼此之间形成有作为纳米间隙而发挥功能的间隙的情况。
[0065]另外,如图6(b)所示,也有基部33与突出部34在槽33a的最深部相连的情况。在该情况下,由于在槽33a内第I导电体层31不露出,因此不形成上述的第2间隙G2,仅形成有第I间隙G1。另外,如图6(c)所示,也有基部33与突出部34在槽33a的最深部隔开,且基部33 (特别是边缘部33b)沿着槽33a的外缘隆起的情况。此外,还有基部33与突出部34在槽33a的最深部相连且基部33 (特别是边缘部33b)沿着槽33a的外缘隆起的情况。
[0066]就利用以上所述构成的SERS单元I的拉曼光谱分析方法进行说明。在此,如图7所示,拉曼光谱分析装置50具备支撑SERS单元I的基台51 ;出射激发光的光源52 ;进行为了将激发光照射于光学功能部20所需的校准、滤光、聚光等的光学元件53 ;进行为了将拉曼散射光诱导到检测器55所需的校准、滤光等的光学元件54、以及检测拉曼散射光的检测器55,在该拉曼光谱分析装置50中,实施拉曼光谱分析法。
[0067]首先,准备SERS单元1,从测定用基板3剥离预固定膜14,并从测定用基板3卸去盖体12。然后,通过将溶液试样(或者使粉体试样分散于水或乙醇等溶剂而成的溶液)滴到保持部4的挟持部41的内侧的区域,从而将溶液试样配置在光学功能部20上。接着,为了降低透镜效应而在测定用基板3的扩宽部13配置盖体12,并使盖体12紧密附着于溶液试样。
[0068]其后,在基台51上配置测定用基板3,并将SERS单元I设定在拉曼光谱分析装置50。接着,通过将从光源52出射并经由光学元件53的激发光照射于配置在光学功能部20上的溶液试样,从而使溶液试样激发。此时,基台51以激发光的焦点对准于光学功能部20的方式移动。由此,在光学功能部20与溶液试样的界面上产生表面增强拉曼散射,源自溶液试样的拉曼散射光例如被增强至18倍左右并放出。然后,通过将被放出的拉曼散射光经由光学元件54用检测器55检测,从而进行拉曼光谱分析。
[0069]另外,在将试样配置到光学功能部20上的方法中,除了以上所述的方法之外还有如下方法。例如,也可以把持着测定用基板3,并使SERS元件2相对于溶液试样(或者使粉体试样分散于水或乙醇等溶剂的溶液)浸渍并提起,进行吹风使该试样干燥。另外,也可以将微量溶液试样(或者使粉体试样分散于水或乙醇等溶剂而成的溶液)滴至光学功能部20上,使该试样自然干燥。另外,也可以照原样地使粉体试样分散于光学功能部20上。另外,在这些形态的情况下,在测定时未必配置盖体12。
[0070]如以上所说明,在SERS元件2中,以连续覆盖基板21的表面21a和微细构造部24的方式在表面21a和微细构造部24上形成有第I导电体层31。然后,在该第I导电体层31之上,以形成作为纳米间隙而发挥功能的间隙(例如第I间隙Gl和第2间隙G2)的方式形成有第2导电体层32。因此,即使从基板21或微细构造部24等基底部分产生气体等,也能够通过第I导电体层31来降低该气体等对第2导电体层32的影响。因此,由于不需要将构成基板21或微细构造部24等的材料限制于不产生使第2导电体层32产生污染的气体等那样的材料,因此可以抑制设计自由度的降低。另外,由于第2导电体层32形成在由相同材料构成的第I导电体层31之上,因此可以稳定地形成纳米间隙。
[0071]另外,在SERS元件2中,第2导电体层具有微细构造部24的对应于支柱27的突出部34、以及以包围支柱27的方式形成有槽33a的基部33。因此,可以在各个槽33a内很好地构成纳米间隙。
[0072]另外,在SERS元件2中,支柱27沿着基板21的表面21a周期性地排列。由此,能够使表面增强拉曼散射的强度增大。
[0073]另外,在SERS元件2中,槽33a以在从支柱27突出的方向看的情况下包围各个支柱27的方式环状地延伸。因此,能够使作为纳米间隙而很好发挥功能的间隙(第I间隙Gl和第2间隙G2)增加。
[0074]另外,在SERS元件2中,突出部34在基板21侧的端部34a具有变窄的形状。由此,能够切实地使突出部34的端部34a位于形成在基部33的槽33a内,并且能够将通过基部33和突出部34形成在槽33a内的第I间隙Gl作为纳米间隙而很好地发挥功能。
[0075]另外,在SERS元件2中,即使位于槽33a内的突出部34的端部34a成为凝聚状态,或者基部33沿着槽33a的外缘隆起,也能够使通过基部33和突出部34形成在槽33a内的第I间隙Gl作为纳米间隙而很好地发挥功能。
[0076]另外,在SERS元件2中,基部33和突出部34在槽33a的最深部隔开。因此,除了由基部33和突出部34形成的第I间隙Gl之外,由基部33和第I导
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