[发明专利]铜基表面增强拉曼散射基片及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铜基表面增强拉曼散射基片及其制备方法和应用。所述基片包括铜箔基底层和附着在所述铜箔基底层上的银纳米线结构层，其中，所述铜箔基底层为包覆有三氧化二铝层的铜箔基底层。所述制备方法包括：在金属铜箔上，采用原子层沉积方法包覆三氧化二铝，得到包覆三氧化二铝的铜箔基底；在包覆三氧化二铝的铜箔基底上，采用电子束蒸发倾斜沉积方法沿着铜箔划痕方向沉积金属银，形成银纳米线结构。本发明铜基表面增强拉曼散射基片增强效果好兼具金属铜柔性和延展性，可应用于微量甚至痕量有机物快速检测中，本发明具有成本低、方便运输和存储、适用范围广的优点。

技术领域

本发明涉及微量有机物检测技术领域，特别是涉及一种铜基表面增强拉曼散射基片及其制备方法和应用。

背景技术

表面增强拉曼散射效应(SERS)可实现对化学、生物等有机物分子的指纹识别，同时由于高的增强因子，可以实现对体系中微量甚至痕量物质的灵敏检测，具有灵敏度高、测试速度快、成本低、样品制备简单等诸多优点。由于物质本征的拉曼散射信号很弱，为了实现对物质拉曼指纹散射信号的探测，常使用金、银、铜等贵金属纳米结构作为表面增强拉曼散射基片，实现对物质信号的放大检测，但传统金、银、铜等纳米结构通常附着在硅片或者玻璃等硬质基底之上，在基片存储以及裁切方面十分不便，一定程度上限制了表面增强拉曼散射效应技术的应用范围。

延展性好的柔性材料在电学传感等技术领域发展迅速，同时也在不断拓展到光学领域中。金属材料作为一种典型的高延展性材料，具有易裁切、易存储等诸多优点，其中铜箔更是一种工业常用耗材，具有微米级的厚度和高的延展性。本申请发明人认识到：将金属铜箔和贵金属纳米结构结合起来可有效拓宽表面增强拉曼散射技术的应用范围。

发明内容

本申请发明人经研究发现：通过电子束蒸发倾斜生长的方式，可方便在金属铜箔上制备出银纳米线结构，具有良好的表面增强拉曼散射效果。在此基础上，本申请发明人做了进一步研究，发现在金属铜箔外层预先包覆一定厚度的三氧化二铝，可以大幅度提升其增强效果，同时由于铜箔的柔性、易裁切、低成本等特点，有效地拓宽了其应用范围，因此具有潜在的广阔市场和应用前景。

本发明的目的在于提供一种铜基表面增强拉曼散射基片及其制备方法和应用，以解决现有技术中以硅片或玻璃等硬质材料作为基底时，存在裁切、存储不方便、增强效果一般、应用有局限等问题。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的一个方面，本发明提供的一种铜基表面增强拉曼散射基片，包括铜箔基底层和附着在所述铜箔基底层上的银纳米线结构层，其中，所述铜箔基底层为包覆有三氧化二铝层的铜箔基底层。

根据本发明的另一个方面，本发明提供的一种铜基表面增强拉曼散射基片的制备方法，包括：在金属铜箔上采用原子层沉积方法包覆三氧化二铝，得到包覆三氧化二铝的铜箔基底；在所述包覆三氧化二铝的铜箔基底上采用电子束蒸发倾斜沉积方法沿着铜箔划痕方向沉积金属银，形成银纳米线结构。

可选地，采用原子层沉积方法包覆三氧化二铝的步骤中，温度范围为80℃～200℃，例如可以为150℃，包覆三氧化二铝的循环数为40～120个循环，进一步地对应的三氧化二铝的包覆厚度为4nm～12nm。更优选地，包覆三氧化二铝的循环数为60～120个循环，对应更优选三氧化二铝的包覆厚度为6nm～12nm。

可选地，在所述包覆三氧化二铝的铜箔基底上生长对应晶振片厚度示数为600nm～1200nm的银纳米线。更优选地，在所述包覆三氧化二铝的铜箔基底上生长对应晶振片厚度示数为600nm～1000nm的银纳米线。