研究目的
设计用于表面增强拉曼光谱(SERS)的高效基底,以实现低成本大规模制备,是进一步推动SERS常规化学分析应用的重要课题。
研究成果
本系统研究表明,通过采用不同射频等离子体处理来提升溅射银膜表面粗糙度的方法,可替代广泛应用的银膜电化学粗糙化工艺。不同反应性等离子气体组分及特定等离子处理参数的组合,能制备出具有可调形貌和优异增强因子的多种表面增强拉曼散射(SERS)银基底。氧化性等离子体与还原性等离子体的协同作用会形成复杂的三维银微结构,因其产生的SERS热点而展现出巨大增强因子。经适当等离子处理的原始200纳米银膜,其SERS增强效果较商用SERS基底提升约30倍,较未处理银膜提升约1200倍。研究同时发现超薄透明银膜亦可作为高效SERS基底。在后续氧化/还原性射频等离子处理中加热银膜,可直接在玻璃基底上形成银纳米海绵结构。各类等离子处理工艺制备的微结构能稳定保持数周,且通过温和氩等离子处理可在初始分析使用后实现再生复用。
研究不足
该研究未提及任何具体局限性。
1:实验设计与方法选择:
本研究系统探究了不同射频等离子体(氩气、氢气、氮气、空气和氧气等离子体)及其组合对薄银膜表面形貌的影响。
2:样本选择与数据来源:
将银薄膜溅射沉积于经丙酮清洁的玻璃基底上,使用台式Cressington 208HR溅射仪制备不同厚度的银膜。
3:实验设备与材料清单:
采用直径57毫米、厚度0.2毫米的Evochem公司99.99%纯度银靶作为溅射靶材,在腔室压力约0.05毫巴条件下,沉积速率约为0.4纳米/秒。
4:2毫米的Evochem公司99%纯度银靶作为溅射靶材,在腔室压力约05毫巴条件下,沉积速率约为4纳米/秒。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过13.56 MHz电容耦合射频等离子体装置(德国Diener电子公司Femto型号,最大功率200 W)对不同厚度的溅射银膜进行多种等离子体气体处理。
5:56 MHz电容耦合射频等离子体装置(德国Diener电子公司Femto型号,最大功率200 W)对不同厚度的溅射银膜进行多种等离子体气体处理。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS与俄歇)、紫外-可见光谱(UV-vis)及接触角测量对获得的粗糙化银膜进行全面表征。
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