一种半导体表面增强拉曼散射衬底制造技术

本发明专利技术涉及光谱技术领域，具体涉及一种半导体表面增强拉曼散射衬底，包括基底、半导体层、第一导体侧壁、第二导体侧壁、第一绝缘体侧壁、第二绝缘体侧壁；半导体层置于基底上，第一导体侧壁、第二导体侧壁、第一绝缘体侧壁、第二绝缘体侧壁置于半导体层上的四周并围成凹槽。半导体层产生热后，在溶液中产生热泳现象，调控了贵金属颗粒与半导体层之间的耦合，从而使得贵金属颗粒/半导体层复合结构的表面增强拉曼散射因子更高。在本发明专利技术中，溶液中的热泳现象可以通过半导体层的温度和形貌进行调控，还可以通过施加在第一导体侧壁和第二导体侧壁之间的电压调控，调控手段简单，调控方便，在表面增强拉曼散射应用领域具有良好的应用前景。面增强拉曼散射应用领域具有良好的应用前景。面增强拉曼散射应用领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体表面增强拉曼散射衬底


[0001]本专利技术涉及光谱
，具体涉及一种半导体表面增强拉曼散射衬底。

技术介绍

[0002]表面增强拉曼散射具有较高的检测灵敏度、极高的选择性，适用于无损检测，在分子水平给出物质的结构信息，受到研究人员的广泛关注，并被应用到化学和生物分析、电化学、表面科学、催化、化学和生物传感、痕量检测等多个领域。
[0003]传统表面增强拉曼散射衬底选用金、银、铜等材料，限制了表面增强拉曼散射技术的发展。研究者逐渐对非金属材料，特别是金属氧化物及半导体材料的表面增强拉曼散射特征进行研究，其中包括氧化镍、氧化钛、四氧化三铁、三氧化二铁、氧化锌、氧化铜、硫化锌、氧化铜、氧化铝、氧化银等。研究者主要应用金属氧化物胶体或金属氧化物薄膜实现表面增强拉曼散射。例如，应用半导体氧化银胶体对青色素染料分子、吡啶等分子的拉曼信号进行增强，其中，针对青色素染料分子实现了102左右的增强因子(Spectrochimica Acta A,1997年,53卷，1411
‑
1417页)。金属氧化物的表面增强拉曼散射增强因子较小，普遍小于103。半导体/贵金属复合衬底弥补了贵金属昂贵、应用面窄、半导体材料表面增强拉曼散射信号不灵敏等缺点，并且融合了两种材料的优点，是实现高灵敏度、高生物相容性、高稳定性的表面增强拉曼散射的重要方向。在现有半导体/贵金属表面增强拉曼散射衬底中，贵金属与半导体之间的间隙或耦合不容易调控，从而难以获得更高的表面增强拉曼散射因子。

技术实现思路

[0004]为解决以上问题，本专利技术提供了一种半导体表面增强拉曼散射衬底，包括基底、半导体层、第一导体侧壁、第二导体侧壁、第一绝缘体侧壁、第二绝缘体侧壁；半导体层置于基底上，第一导体侧壁、第二导体侧壁、第一绝缘体侧壁、第二绝缘体侧壁置于半导体层上的四周并围成凹槽，第一导体侧壁和第二导体侧壁相对设置，第一绝缘体侧壁和第二绝缘体侧壁相对设置。应用时，将贵金属颗粒与待测分子溶液滴落在凹槽内，其中贵金属颗粒表面已经被表面活性剂修饰过，用以链接待测分子；然后，通过第一导体侧壁和第二导体侧壁联通外电路，在半导体层中形成电流，该电流使得半导体层产生热，从而使得半导体层周围的温度升高。贵金属颗粒和待测分子溶液产生热泳现象，贵金属颗粒朝向半导体层运动，聚集在半导体层的表面，一方面，增加了贵金属颗粒的密度；另一方面，减小了贵金属颗粒与半导体层的距离，增强了贵金属颗粒与半导体层之间的耦合。这两方面均导致贵金属颗粒与半导体层附近的局域电磁场增强，从而提高了表面增强拉曼散射的增强因子。
[0005]更进一步地，基底为绝缘材料，绝缘材料可以为二氧化硅、陶瓷、云母，以隔离本专利技术的表面增强拉曼散射衬底与显微镜载物台。
[0006]更进一步地，第一导体侧壁和第二导体侧壁的材料为金属，金属可以为铜、金、银、铂，用以联通外电路。
[0007]更进一步地，第一绝缘体侧壁和第二绝缘体侧壁的材料为绝缘体，绝缘体的材料
可以与基底的材料相同，绝缘体的材料可以为二氧化硅、陶瓷、云母等，用以电隔绝第一导体侧壁和第二导体侧壁。
[0008]更进一步地，半导体层的材料为金属氧化物。
[0009]更进一步地，金属氧化物为氧化锌、氧化钛、氧化铜、氧化银、三氧化二铁。
[0010]更进一步地，在凹槽内，半导体层上设有孔洞。这样一来，贵金属颗粒聚集在孔洞内，贵金属颗粒与孔洞之间接触面积更大，耦合作用更强，增强了入射激发光与贵金属颗粒、半导体层之间的相互作用，提高了贵金属颗粒、半导体层周围的局域电磁场，从而提高了待测分子表面增强拉曼散射的增强因子。
[0011]更进一步地，孔洞的直径大于10纳米、小于1000纳米。
[0012]更进一步地，孔洞周期排布。使得贵金属颗粒周期性排布，耦合共振模式单一，结果易分析。
[0013]更进一步地，孔洞排布的周期为方形周期。方形周期和金属颗粒之间会形成三角形区域，在这些区域中会聚集较强的电场，提高了贵金属颗粒、半导体层周围的局域电磁场，从而提高了待测分子表面增强拉曼散射的增强因子。
[0014]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种半导体表面增强拉曼散射衬底，半导体层产生热后，在溶液中产生热泳现象，调控了贵金属颗粒与半导体层之间的耦合，从而使得贵金属颗粒/半导体层复合结构的表面增强拉曼散射增强因子更高。在本专利技术中，溶液中的热泳现象可以通过半导体层的温度和形貌进行调控，还可以通过施加在第一导体侧壁和第二导体侧壁之间的电压调控，调控手段简单，调控方便，在表面增强拉曼散射应用领域具有良好的应用前景。
[0015]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0016]图1是一种半导体表面增强拉曼散射衬底的示意图。
[0017]图2是一种半导体表面增强拉曼散射衬底的俯视图。
[0018]图3是又一种半导体表面增强拉曼散射衬底的示意图。
[0019]图4是一种半导体层的示意图。
[0020]图中：1、基底；2、半导体层；3、第一导体侧壁；4、第二导体侧壁；5、第一绝缘体侧壁；6、第二绝缘体侧壁；21、孔洞。
具体实施方式
[0021]为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请作进一步详细说明。
[0022]实施例1
[0023]本专利技术提供了一种本专利技术提供了一种半导体表面增强拉曼散射衬底，如图1所示，包括基底1、半导体层2、第一导体侧壁3、第二导体侧壁4、第一绝缘体侧壁5、第二绝缘体侧壁6。半导体层2置于基底1上，第一导体侧壁3、第二导体侧壁4、第一绝缘体侧壁5、第二绝缘体侧壁6置于半导体层2上的四周并围成凹槽。如图2所示，第一导体侧壁3和第二导体侧壁4相对设置，第一绝缘体侧壁5和第二绝缘体侧壁6相对设置。基底1为绝缘材料，绝缘材料可
以为二氧化硅、陶瓷、云母，以隔离本专利技术的表面增强拉曼散射衬底与显微镜载物台。基底1的厚度大于0.2厘米、小于1厘米。第一导体侧壁3和第二导体侧壁4的材料为金属，金属可以为铜、金、银、铂，用以联通外电路。第一导体侧壁3和第二导体侧壁4的厚度大于0.01厘米、小于0.5厘米。第一绝缘体侧壁5和第二绝缘体侧壁6的材料为绝缘体，绝缘体的材料可以与基底的材料相同，绝缘体的材料可以为二氧化硅、陶瓷、云母等，用以电隔绝第一导体侧壁3和第二导体侧壁4。第一绝缘体侧壁5和第二绝缘体侧壁6的厚度大于0.01厘米、小于0.5厘米。半导体层2的材料为金属氧化物。金属氧化物为氧化锌、氧化钛、氧化铜、氧化银、三氧化二铁。半导体层2的厚度大于100纳米、小于2微米。基底1为长方形，长方形长边的长度大于1厘米、小于10厘米；长方形短边的长度大于0.5厘米、小于8厘米。第一导体侧壁3和第二导体侧壁4为长方体形，并且第一导体侧壁3和第二导体侧壁4沿基底1的短边方向。第一绝缘体侧壁5和第二绝缘体侧壁6也为长方体形，并且第一绝缘体侧壁5和第二绝缘体侧壁6沿基底1的长边方向。第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体表面增强拉曼散射衬底，其特征在于，包括基底、半导体层、第一导体侧壁、第二导体侧壁、第一绝缘体侧壁、第二绝缘体侧壁；所述半导体层置于所述基底上，所述第一导体侧壁、所述第二导体侧壁、所述第一绝缘体侧壁、所述第二绝缘体侧壁置于所述半导体层上的四周并围成凹槽，所述第一导体侧壁和所述第二导体侧壁相对设置，所述第一绝缘体侧壁和所述第二绝缘体侧壁相对设置。2.如权利要求1所述的半导体表面增强拉曼散射衬底，其特征在于：所述基底为绝缘材料。3.如权利要求1所述的半导体表面增强拉曼散射衬底，其特征在于：所述第一导体侧壁和所述第二导体侧壁的材料为金属。4.如权利要求1所述的半导体表面增强拉曼散射衬底，其特征在于：所述第一绝缘体侧壁和所述第二绝缘体侧壁的材料为...

【专利技术属性】
技术研发人员：何智慧，王奕璇，崔巍，
申请(专利权)人：延安大学，
类型：发明
国别省市：