制造光學檢測器件的方法技術

用于制造光學檢測器件的方法包括在基板（2）上產生多個金屬納米球的操作。該過程的特征在于其還包括以下操作：-在所述基板（2）上產生能夠接納所述金屬納米球的多個光刻納米結構（4a、4b、4c），-以使得在每個光刻納米結構（4a、4b、4c）中創建相應金屬納米球的方式執行至少一種金屬的自聚集沉積。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于制造用于基于自發發射的檢測系統(諸如例如熒光或拉曼檢測系統)的光學檢測器件的方法。更具體地，本專利技術涉及一種用于制造具有能夠支持耦合到表面等離子體激元(P Iasmon )的發射的多個金屬納米球的檢測器件的方法。
技術介紹
存在許多如下器件所述器件使它們的操作基于生成表面等離子體激元。表面等離子體激元是當利用可見光或近紫外中的激光照射時在諸如例如金和/或銀的貴金屬的表面上生成的特定的電磁場。該效應歸因于如下事實這些金屬不再以理想方式表現，而是它們內的電子獲取與外部激光場的振蕩頻率接近的振蕩頻率(等離子體頻率)。此外，它們的介電常數變負并且因此可能生成金屬上的、特別是直到與“趨膚深度”接近·的深度的金屬表面上的高度局部化的電磁場的傳播。作為局部性質，等離子體激元場可以是非常強的并且可以用于創建用于檢測甚至單獨的分子的器件。美國專利US 7，397，043 B2描述了一種具有檢測平臺的系統，該檢測平臺包括涂覆有薄金屬層的介電納米球，該薄金屬層能夠在系統的操作波長下建立表面等離子體激元諧振。所謂的術語納米球意指具有小于100 nm的半徑的球。納米球對增加激發水平和收集發射輻射的效率有貢獻。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種用于制造具有多個納米球的檢測器件的新方法。該目的和其他目的通過其特性在權利要求I中限定的方法來實現。特定實施例是從屬權利要求的主題，其內容將被理解為本描述的不可缺少且整合的部分。附圖說明通過參照附圖純粹作為非限制性示例而給出的以下詳細描述，本專利技術的另外的特征和優點將變得明顯，在所述附圖中 -圖I是根據本專利技術的器件的頂視 -圖2是根據本專利技術的方法的操作的流程圖；以及 -圖3是在圖2中的操作之一期間執行的階段的流程圖。具體實施方式在圖I中，根據本專利技術的器件通常由I指示。該器件I包括例如硅的基板2，在其上存在多個納米結構4a、4b和4c。特別地，沿方向D成直線布置三個球形納米透鏡，其中第一納米透鏡4a和第二納米透鏡4b分別以第一距離dl (例如40 nm)隔開，而第二納米透鏡4b和第三納米透鏡4c分別以小于第一距離dl的第二距離d2 (例如5 nm)隔開。三個納米透鏡4a、4b和4c優選地具有90 nm、45 nm和10 nm的相應半徑。圖2圖示了為獲得根據本專利技術的檢測器件而執行的操作的流程圖。作為第一操作100，在基板2上執行高分辨率電子光刻的階段以構造納米透鏡4a、4b 和 4c ο 隨后，在步驟102中，執行金屬的自聚集(無電)沉積，優選地是諸如例如銀或金的貴金屬。以這種方式執行金屬的氧化-還原反應，這創建了每個納米透鏡4a、4b和4c內的相應金屬納米球。該自聚集沉積包括圖3中的流程圖中圖示的多個連續階段。在第一階段102a中，使在下文中被稱為樣品的光刻基板2在預定的氫氟酸水溶液(例如O. 15 M)中在預定的溫度下浸泡預定的時間，特別地在沉積銀納米球的情況下在50°C下浸泡一分鐘或者在沉積金納米球的情況下在45 °C下浸泡一分鐘。在第二階段102b中，利用去離子水清洗樣品以消除殘余的氫氟酸。在第三階段102c中，使樣品在預定的溶液例如約為I mM的銀鹽(例如AgNO3)的水溶液中在預定的溫度下浸泡預定的時間，特別地在50°C下浸泡30秒，或者在約為10 mM的金鹽(例如包括亞硫酸金)的溶液中在45 °C下浸泡三分鐘。在第四階段IOd中，執行去離子水中的樣品的進一步清洗以阻止產生銀或金納米球的反應。最后,在步驟102e中利用氮氣流來使樣品干燥。經光刻的樣品在氫氟酸中的浸泡102a意欲移除基板2上天然存在的氧化物從而留下如下表面，該表面對于與氧及其化合物(例如o2、co2或CO)的反應是惰性的并且因此可用于自聚集沉積的隨后階段。如果基板2有硅，其由于氧的存在而在表面上變為氧化硅，則氫氟酸和氧化硅之間的反應如下SiOy + 6HF > 211； + 57/^.. + IH7O (I) 然而，應當注意，盡管Si-F鍵在熱力學上優于Si-H鍵，但是后者由于在基板2的表面和氫氟酸之間的反應一開始就形成的Si5+-Fs-鍵的強極化而在表面上占優(prevail)。所述Sis+_F鍵使位于所述表面下方的基板2的各層中的Si-Si鍵變弱，致使它們根據以下反應更易于受氫氟酸的親核攻擊Sibttik — Si - Sis^ F,... + 4HF ^ Sibuu -Si^H + Sif4 (2) 其中Sibulk-Si-Si S+_FS_表示基板2，其表面已經受到氫氟酸攻擊，隨之發生形成鍵合到所述表面的項Sibulk表不位于表面層下方的基板2的部分。更多氫氟酸與該表面層的反應產生了作為產物的Sibulk-Si-H (氫化硅的層)，并且導致移動離開基板2的揮發性分子SiF4的形成。現在具有氫化硅的表面層的基板在銀鹽或金鹽的溶液中的浸泡102c分別導致了銀或金納米球的形成。分別引起硅氧化和銀或金的還原的兩種電化學反應接近于納米透鏡4a、4b和4c發生Si+ 2H;0 SiO1 + 4// ' + 4e (3)Ag* + € —> Ag^ 《4》 或者，在金的情況下Au^+ + 3e~ 4 Au0 (5) 氮不發生反應，而是作為N03_保留在溶液中。就基板2而言，氫化硅的表面層最初反應，并且隨后下面的層Sibulk中的硅也反應。一起表示氧化/還原反應的半反應(3)- (4)由于它們的電位差而發生。反應(3)和(4)的標準的氧化/還原電位是Eo^rewlionJ — -0.9 V Eo_ a ion4 = OJ V 從標準的氧化/還原電位開始，可能使用如下能斯脫(Nernst)方程計算關于氧化/還原反應的平衡常數Ke:,nFAEIn A ·~·-f RT 其中η是在氧化/還原反應中轉移的電子數目，F是法拉第常數，而T是反應發生所處的溫度。在形成銀納米球的反應中，溫度優選地在范圍45_50°C內。用于形成銀納米球的機制最初通過如下發生硅表面附近的Ag+離子捕獲來自硅自身的價帶的電子并且還原為Ag°。如此形成的高度電負性的銀核趨向于吸引來自硅的其他電子，因此變為帶負電并且因此催化其他Ag+離子的還原，這使小珠(bead)放大。因此，隨后必須通過在去離子水中清洗和/或通過降低溫度因此致使該過程在熱力學上是不利的，來阻止該反應，移除其他可用的銀離子。在成對的半反應(3)和(5)的情況下，標準的氧化/還原電位是 Eq reactjonl = *0.9 V EojreactfenS = 1.52 ￥ 該反應機制與銀的反應機制相似，但是反應動力學不同之處在于與銀反應相比，金反應形成較小尺寸的較大量顆粒。出于該原因，必須增加納米球形成階段期間的反應時間以便完全填充納米透鏡4a、4b和4c。在其中形成金納米球的反應中，溫度優選地處在范圍40_50°C內。清楚地，盡管未改變本專利技術的原理，但是本專利技術的實施例及其細節可以相對于純粹作為非限制性示例而描述和說明的內容進行廣泛變化，由此不會超出由所附權利要求限 定的本專利技術的保護范圍。權利要求1.用于，包括在基板(2)上產生多個金屬納米球的操作， 該過程的特征在于其還包括以下操作 -在所述基板(2)上產生能夠接納所述金屬納米本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：EM迪法布里齊奧，ML科盧西奧，F梅卡里尼，F德安格利斯，G達斯，P坎德洛羅，G庫達，
申請(專利權)人：卡爾梅德有限公司，
類型：
國別省市：