基于退火工藝的有序金屬納米顆粒陣列可控制備方法關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、目前，表面增強拉曼散射（SERS）檢測技術(shù)應(yīng)用的主要瓶頸在于尚不能實現(xiàn)低成本地大規(guī)模制造均一性好的高性能SERS基底。針對高性能SERS基底的制造問題，本文結(jié)合金屬沉積工藝、旋涂自組裝工藝、原子層沉積工藝以及退火工藝，提出一種基于自組裝單層膜犧牲層退火的可控制造方法，無模板輔助地大規(guī)模制備出四種具有納間隙的納米結(jié)構(gòu)SERS基底，大大簡化了制備工藝流程。利用有限時域差分法對各個結(jié)構(gòu)進行了建模仿真，并以對氨基苯硫酚作為拉曼標(biāo)記物對基底進行S

2、ERS表征，證明制備出的基底具有良好的SERS性能。主要研究內(nèi)容如下：
　　1、以電子束蒸鍍的方法制備金納米薄膜，驗證了其經(jīng)退火處理之后形成金納米顆粒的可行性。對制備過程中涉及的金屬沉積工藝，退火工藝以及原子層沉積工藝的原理、技術(shù)要點進行了詳細說明。討論了金膜厚度、退火溫度及時間等參數(shù)對金納米顆粒形貌的影響，分析了原子層沉積技術(shù)沉積氧化鋁薄膜的保形效果。
　　2、納米結(jié)構(gòu)基底具有的納間隙是產(chǎn)生SERS增強效應(yīng)的主要因素之一。

3、采用本文提出的基于退火的制造方法，通過精確調(diào)節(jié)退火參數(shù)及金膜厚度，制備出具有大量納米間隙的層疊金花納米結(jié)構(gòu)，為后續(xù)制備其他納米結(jié)構(gòu)驗證了氧化鋁薄膜的保形效果。采用場發(fā)射掃描電鏡對制備的層疊金花納米結(jié)構(gòu)形貌進行了表征，定量討論了所鍍金膜厚度、退火參數(shù)對層疊金花納米結(jié)構(gòu)尺寸、形貌的影響。
　　3、結(jié)合旋涂自組裝工藝、退火工藝、ALD技術(shù)制備得到單、雙層周期性有序金屬納米顆粒陣列。在制備過程中，聚苯乙烯微球單層膜起到了犧牲支架的作用，作

4、為形核質(zhì)點在退火過程中誘導(dǎo)覆蓋在其表面金膜在原位球化形成金納米顆粒。分析了退火參數(shù)、所鍍金膜厚度、PS球粒徑對兩種結(jié)構(gòu)陣列形貌的影響。
　　4、討論了在不同的基底表面旋涂自組裝 PS球的區(qū)別，利用基于自組裝單層膜犧牲層退火的方法制備出AuPOF結(jié)構(gòu)陣列，實現(xiàn)了金屬薄膜表面大規(guī)模金屬顆粒結(jié)構(gòu)陣列的無模板輔助制備。定性分析了有無氧化鋁薄膜以及不同退火參數(shù)對AuPOF結(jié)構(gòu)陣列形貌的影響，驗證了氧化鋁薄膜的保形性和隔離作用。
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