2所示，在本实施例的SERS元件中，确认以包围微细构造部的支柱的方式在第2导电体层的基部形成有槽、第2导电体层的突出部的端部位于槽内、以及作为纳米间隙而很好地发挥功能的多个间隙形成在槽内。
[0095]本实施例的SERS元件的具体制作方法如下所述。首先，使用孔径120nm和孔深180nm的孔以孔间隔(相邻的孔的中心线之间的距离)360nm被排列成正方形格子状的膜具，由纳米压印法将由玻璃构成的基板上的树脂成形，制作微细构造部。在制作好的微细构造部，支柱的直径为120nm，高度为150nm，支柱间距(相邻的支柱的中心线之间的距离)为360nmo
[0096]接着，在制作好的微细构造部上，由溅射法堆积50nn的Au作为第I导电体层。在该溅射法中，一边Au溅射颗粒(导电体颗粒)与Ar等离子体相碰撞，一边在微细构造部上堆积Au溅射颗粒，因而相对于支柱等的构造被均匀地堆积。另外，为了提高第I导电体层的紧密附着性，可以在Au之下蒸镀Ti作为缓冲层之后，在该缓冲层上堆积Au作为第I导电体层。
[0097]接着，由电阻加热真空蒸镀法堆积50nm的Au作为第2导电体层。在该蒸镀法中，为了在真空中使Au蒸发来堆积，从蒸镀源放射状且直线地蒸镀(堆积)。由此，制作本实施例的SERS元件。
[0098]图13是表示关于实施例的SERS元件的斯托克斯频移与信号强度的关系的曲线图，并且是如下进行拉曼光谱测定时的结果。即，在将本实施例的SERS元件浸渍于巯基苯甲酸乙醇溶液(ImM) 2小时之后，用乙醇进行冲洗，用氮气进行干燥，在该SERS元件的光学功能部上配置试样。就该试样，用波长785nm的激发光进行拉曼光谱测定。其结果，如图13所示，获得巯基苯甲酸的SERS光谱，确认了表面增强拉曼散射的增强效果。
[0099]以上就本发明的一个侧面的一个实施方式进行了说明，但是本发明的一个侧面并不限定于上述实施方式。例如，支柱27的排列构造不限定于二维排列，也可以是一维排列，不限定于正方格子状的排列，也可以是三角格子状的排列，或者也可以非周期性的排列。另夕卜，支柱27的截面形状并不限定于圆形，也可以是椭圆、或者三角形或四边形等多边形。另夕卜，作为在基板21的表面21a上形成微细构造部24的方法，能够使用热纳米压印、电子束光刻和光刻等来替代上述的纳米压印。另外，槽33a不限定于以圆环状地包围支柱27的方式形成的槽，也可以以其他环状(例如椭圆状等)包围支柱27的方式形成的槽。另外，槽33a不限定于连续地包围支柱27的方式形成的槽，也可以在分割成多个区域的状态下断续地包围支柱27的方式形成的槽。如此，对于SERS元件2的各个结构的材料和形状，并不限定于上述的材料和形状，可以适用各种各样的材料和形状。
[0100]在此，在着眼于相邻的一对凸部(对应于支柱27的凸部)的情况下，由基部和突出部(以及基部和第I导电体层)形成的间隙的宽得小于形成在一个凸部的外面的导电体层(例如第2导电体层)与形成在另一个凸部的导电体层之间的距离。由此，能够容易而且稳定地形成仅由微细构造部的结构不能够获得那样的狭窄间隙(作为纳米间隙而很好地发挥功能的间隙)。
[0101]另外，微细构造部24如上述实施方式那样例如可以经由支撑部25间接地形成在基板21的表面21a上，也可以直接地形成在基板21的表面21a上。另外，导电体层23 (例如第I导电体层31)可以经由用于提高相对于微细构造部24的紧密附着性的缓冲金属(T1、Cr等)层等任何的层而间接地形成在微细构造部24上，也可以直接地形成在微细构造部24上。
[0102]另外，第I导电体层31和基部33的总厚度可以大于支柱27(凸部)的高度。在该情况下，由于在第2导电体层32的突出部34当中从基部33突出的部分不存在支柱27，因此突出部34不易受到热伸缩等所致的支柱27变形的影响，突出部34的形状稳定化。因此，由基部33和突出部34形成的第I间隙Gl作为纳米间隙而稳定地发挥功能。另外，与支柱27自身本来不存在的情况相比，导电体层23(第I导电体层31和第2导电体层32)难以从微细构造部24剥离，并且导电体层23的形状稳定。
[0103]此外，作为用于形成第I导电体层31的第I气相生长法，可以使用蒸镀法。在该情况下，为了相对降低第I气相生长法的各向异性，即为了将导电体颗粒的入射方向控制得比较随机，只要调整蒸镀装置的基板的旋转机构(例如自公转行星齿轮等)或腔体真空度等即可。
[0104]产业上的利用可能性
[0105]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的降低，并且可以稳定地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。
【主权项】
1.一种表面增强拉曼散射元件，其特征在于: 具备: 基板，其具有主面； 微细构造部，其形成在所述主面上，并具有多个凸部； 第I导电体层，其以连续覆盖所述主面和所述微细构造部的方式形成在所述主面和所述微细构造部上；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所述第I导电体上， 所述第I导电体层和所述第2导电体层由相互相同的材料构成。
2.如权利要求1所述的表面增强拉曼散射元件，其特征在于: 所述第2导电体层具有以沿着所述主面的方式形成的基部、以及在对应于各个所述凸部的位置从所述基部突出的多个突出部， 在所述基部，以在从所述凸部突出的方向看的情况下包围各个所述凸部的方式形成有多个槽， 所述间隙至少形成在所述槽内。
3.如权利要求2所述的表面增强拉曼散射元件，其特征在于: 所述间隙包含在所述槽内由所述基部和所述突出部形成的第I间隙、以及在所述槽内由所述基部和所述第I导电体层形成的第2间隙当中的至少一者。
4.如权利要求2或3所述的表面增强拉曼散射元件，其特征在于: 所述槽以在从所述凸部突出的方向看的情况下包围各个所述凸部的方式环状地延伸。
5.如权利要求2?4中的任一项所述的表面增强拉曼散射元件，其特征在于: 所述突出部具有在所述基板侧的端部变窄的形状。
6.如权利要求2?5中的任一项所述的表面增强拉曼散射元件，其特征在于: 位于对应的所述槽内的所述突出部的一部分处于凝聚状态。
7.如权利要求2?6中的任一项所述的表面增强拉曼散射元件，其特征在于: 所述基部沿着所述槽的外缘隆起。
8.如权利要求2?7中的任一项所述的表面增强拉曼散射元件，其特征在于: 所述基部与所述突出部在所述槽的最深部相连。
9.如权利要求2?7中的任一项所述的表面增强拉曼散射元件，其特征在于: 所述基部与所述突出部在所述槽的最深部隔开。
10.如权利要求1?9中的任一项所述的表面增强拉曼散射元件，其特征在于: 所述凸部沿着所述主面周期性地排列。
11.一种制造表面增强拉曼散射元件的方法，其特征在于: 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，在所述基板的所述主面和所述微细构造部上形成第I导电体层；以及 第3工序，其通过第2气相生长法，在所述第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，所述第I导电体层和所述第2导电体层由相互相同的材料构成，所述第2气相生长法的各向异性高于所述第I气相生长法的各向异性。
【专利摘要】SERS元件(2)具备：基板(21)，其具有表面(21a)；微细构造部(24)，其形成在主面(21a)上，具有多个支柱(27)；第1导电体层(31)，其以连续覆盖表面(21a)和微细构造部(24)的方式形成在表面(21a)和微细构造部(24)上；以及第2导电体层(32)，其以形成用于表面增强拉曼散射的多个间隙(G1,G2)的方式形成在第1导电体(31)上，第1导电体层(31)和第2导电体层(32)由相互相同的材料构成。
【IPC分类】B82Y40-00, B82Y15-00, G01N21-65
【公开号】CN104541158
【申请号】CN201380042590
【发明人】丸山芳弘, 柴山胜己, 伊藤将师, 广畑彻, 龟井宏记
【申请人】浜松光子学株式会社
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2013年8月9日
【公告号】DE112013003984T5, US20150233832, WO2014025038A1