CN111474161A - 光学基板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学基板。光学基板包括基板、多个第一纳米结构以及金属结构。多个第一纳米结构位于基板上,其中多个第一纳米结构远离基板的表面上具有多个第二纳米结构。金属结构位于多个第二纳米结构的表面。本发明也提供一种光学基板的制备方法。
Description
技术领域
本发明是有关于一种基板及其制备方法,且特别是有关于一种光学基板及其制备方法。
背景技术
生医光电是结合光电科技与生物医学的一个新领域,不仅可应用于早期的疾病检测,也可借由光引导或光激发达到疾病治疗的效果。
生医光电应用于疾病检测中,为达到表面增强拉曼散射(surface enhancementraman scattering,SERS)的目的,目前的技术可借由纳米技术制程以提升基板表面的粗糙度来达成。然而,为了提升基板表面的粗糙度,现有的制程繁琐且复杂,因此,如何简化纳米技术制程,并同时使光学基板达到目前业界的要求,实为目前此领域技术人员亟欲解決的问题。
发明内容
本发明提供一种光学基板,其具有较高的拉曼散射讯号以及荧光讯号,可作为一种多功能型的光学增强基板。
本发明另外提供一种光学基板的制备方法,依此制备方法制得的光学基板具有较高的拉曼散射讯号以及荧光讯号,且此制备方法的制程简易,适于量产或大面积生产。
本发明的光学基板包括基板、多个第一纳米结构以及金属结构。多个第一纳米结构位于基板上,其中多个第一纳米结构远离基板的表面上具有多个第二纳米结构。金属结构位于多个第二纳米结构的表面。
在本发明的一实施例中,上述的多个第一纳米结构包括纳米微珠(nano micro-bead)、纳米柱或其组合。
在本发明的一实施例中,上述的纳米微珠的直径介于100纳米至900纳米之间。
在本发明的一实施例中,上述的多个纳米微珠之间的间隙与纳米微珠的直径比介于0.4至1.6之间。
在本发明的一实施例中,上述的第一纳米结构的材料包括聚苯乙烯(polystyrene)。
在本发明的一实施例中,上述的第一纳米结构远离基板的表面上具有羧基、酰胺基或其组合。
在本发明的一实施例中,上述的多个第二纳米结构包括纳米指状(nano-fingerstructure)结构、纳米球状结构、纳米块状结构或其组合。
在本发明的一实施例中,上述的纳米指状结构的深宽比至少大于1.7。
在本发明的一实施例中,上述的金属结构的材料包括金、银或其组合。
在本发明的一实施例中,上述的金属结构覆盖多个第二纳米结构的顶面和部分侧壁。
在本发明的一实施例中,上述的金属结构共形地覆盖多个第二纳米结构的表面。
本发明的光学基板的制备方法,包括以下步骤。提供基板。形成多个第一纳米结构于基板上。进行蚀刻制程,以在多个第一纳米结构远离基板的表面上形成多个第二纳米结构。形成金属结构于多个第二纳米结构的表面。
在本发明的一实施例中,上述的多个第一纳米结构包括纳米微珠、纳米柱或其组合。
在本发明的一实施例中,上述的第一纳米结构的材料包括聚苯乙烯。
在本发明的一实施例中,上述的第一纳米结构远离所述基板的所述表面上具有羧基、酰胺基或其组合。
在本发明的一实施例中,上述的多个第二纳米结构包括纳米指状结构、纳米球状结构、纳米块状结构或其组合。
在本发明的一实施例中,上述的纳米指状结构的深宽比至少大于1.7。
在本发明的一实施例中,上述的金属结构覆盖多个第二纳米结构的顶面和部分侧壁。
在本发明的一实施例中,上述的金属结构共形地覆盖多个第二纳米结构的表面。
在本发明的一实施例中,上述的蚀刻制程包括反应性离子蚀刻制程。
基于上述,本发明的光学基板,借由在基板的表面上形成第一纳米结构,且在第一纳米结构远离基板的表面上形成第二纳米结构,以增加基板表面的粗糙度,进而达到表面增强拉曼散射的效果。进一步而言,本发明的光学基板亦可同时达到荧光强度增强的效果,故可作为一种多功能的光学增强基板。另一方面,本发明的光学基板的制备方法,相较于传统的制程,具有制程简易的优点,适于量产或大面积生产。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明一实施例的光学基板所绘示的结构示意图。
图2至图6是依照本发明一实施例的光学基板所绘示的制备流程的局部结构示意图。
图7是本发明实验1的纳米微珠经不同蚀刻时间的反应性离子蚀刻(reactive ionetching)制程后的拉曼散射强度量测结果。
图8是本发明实验1的纳米微珠经不同蚀刻时间的反应性离子蚀刻制程后的扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)图像。
图9是本发明实验2的光学基板的金属厚度与拉曼散射强度之间的关系图。
图10和图11是本发明实验2的光学基板经镀金制程的扫描电子显微镜图像。
图12是本发明实验3的光学基板的拉曼散射频谱图。
图13是本发明实验4的光学基板的荧光光谱图。
具体实施方式
在本文中,由「一数值至另一数值」表示的范围,是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此,某一特定数值范围的记载,涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围,如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
以下将借由实施方式对本发明作进一步说明,但该等实施方式仅为例示说明之用,而非用以限制本发明的范围。
图1是依照本发明一实施例的光学基板所绘示的结构示意图。图2至图6是依照本发明一实施例的光学基板所绘示的制备流程的局部结构示意图。
请参照图1,本发明提供一种光学基板1,包括基板10、多个第一纳米结构20以及金属结构30。具体而言,多个第一纳米结构20位于基板10上,金属结构30位于多个第一纳米结构20上。
请参照图2至图6,本发明提供一种光学基板的制备方法,包括以下步骤。首先,请参照图2,提供基板100。在一些实施例中,基板100的材料例如包括半导体材料、导体材料以及绝缘材料。举例来说,基板100的材料例如是高分子或金属,但本发明不限于此。在本发明中,并不特别限制基板100的材料、尺寸或外观。
接着,请同时参照图1、图2和图3,形成多个第一纳米结构200于基板上100。在一些实施例中,第一纳米结构200例如包括纳米微珠、纳米柱或其组合。在本实施例中,第一纳米结构200例如是纳米微珠,但本发明不限于此。如图1所示,多个纳米微珠22位于基板10上。详细来说,多个纳米微珠22形成一单层的第一纳米结构20于基板10上。在一些实施例中,纳米微珠22的直径例如是介于100纳米至900纳米之间,但本发明不限于此。在本实施例中,纳米微珠22的直径例如是530纳米,但本发明不限于此。在一些实施例中,多个纳米微珠22之间的间隙与纳米微珠22的直径比例如是介于0.4至1.6之间,但本发明不限于此。
在一些实施例中,第一纳米结构200的材料可以例如是正负光阻的材料。第一纳米结构200的材料也可以例如是高分子材料,例如聚苯乙烯,且第一纳米结构200远离基板100的表面上具有羧基(-COOH)、酰胺基(-CONH2)或其组合,但本发明不限于此。在一具体实施例中,第一纳米结构200的材料例如是羧化聚苯乙烯。也就是说,第一纳米结构200在远离基板100的表面上具有羧基,但本发明不限于此。在本实施例中,羧化聚苯乙烯会先自组装形成聚苯乙烯纳米微珠。接着,将羧化聚苯乙烯纳米微珠以单层结构沉降于基板100上,其中羧化聚苯乙烯纳米微珠的表面上具有羧基。在本实施例中,后续蚀刻制程例如是以氧电浆蚀刻制程为例,由于聚苯乙烯纳米微珠的聚苯乙烯与氧自由基接触会产生剧烈氧化反应,故会改变聚苯乙烯纳米微珠的形貌。另一方面,由于羧化聚苯乙烯纳米微珠的羧基键结能力较强,不易在后续蚀刻制程中断键,且羧基又具有抗氧化的特性,故可作为后续蚀刻制程中纳米微珠表面上分子级别的遮罩,增加蚀刻制程中的选择性蚀刻比。也就是说,在本实施例中,借由聚苯乙烯、羧基以及蚀刻制程所选用的气体的搭配,来达到高选择性蚀刻比的目的,但本发明不限于此。在其他实施例中,纳米微珠表面上也可以具有其他键结能力较强、与氧自由基作用较弱且不易氧化的官能基,例如酰胺基,但本发明不限于此。
接着,请参照图3和图4,进行蚀刻制程,以在多个第一纳米结构200远离基板100的表面上形成多个第二纳米结构202。在一些实施例中,蚀刻制程例如是乾蚀刻制程。举例来说,蚀刻制程例如是反应性离子蚀刻(reactive ion etching)制程。反应性离子蚀刻制程例如包括氧电浆蚀刻制程或氩电浆蚀刻制程,但本发明不限于此。具体而言,在本实施例中,以氧电浆蚀刻制程举例说明,第一纳米结构200表面上的羧基可作为蚀刻制程中纳米微珠表面上分子级别的遮罩,故可阻抗氧电浆产生的离子轰击,而未被羧基遮蔽的第一纳米结构200的表面则会与氧原子自由基产生急剧的氧化作用。因此,在氧电浆蚀刻制程中,第一纳米结构200表面上的羧基造成高选择蚀刻比。另外,由于氧电浆蚀刻制程中垂直蚀刻的作用力远大于侧向蚀刻的作用力,故使第一纳米结构200a在远离基板100的表面上形成多个第二纳米结构202。换句话说,多个第二纳米结构202形成在第一纳米结构200a的上半部。在一些实施例中,多个第二纳米结构202例如包括纳米指状结构、纳米球状结构、纳米块状结构或其组合,但本发明不限于此,只要能增加比表面积的纳米次结构皆可。详细来说,第二纳米结构202的形成条件受蚀刻制程选用的反应离子、反应时间或第一纳米结构200表面上的官能基种类所影响,因此,使用者可根据需求调整各种参数。在本实施例中,第二纳米结构202例如是纳米指状结构,但本发明不限于此。在一些实施例中,纳米指状结构的深宽比例如是至少大于1.7。在一些实施例中,纳米指状结构的深宽比例如可达到5,但本发明不限于此。在一些实施例中,纳米指状结构的高度例如可达到20.2纳米。值得一提的是,在本实施例中,纳米指状结构可提供第三维度的热点(hot spot)贡献。也就是说,借由形成纳米指状结构,可增加光学基板表面的粗糙度,进而使光学基板达到表面增强拉曼散射的效果。一般情况下,纳米指状结构的深宽比愈高,拉曼散射强度增强的效果愈高。
接着,请参照图4至图5,形成金属结构300于多个第二纳米结构202的表面。在一些实施例中,形成金属结构300于多个第二纳米结构202表面的方法例如是蒸镀法,但本发明不限于此。在一些实施例中,金属结构300的材料例如包括金、银或其组合,但本发明不限于此。详细来说,在第二纳米结构202表面上的金属结构300可作为光学增强纳米粒子,且借由形成不同厚度的金属结构300也可增加额外的热点效益。如图5所示,在本实施例中,由于第二纳米结构202为具有高深宽比的纳米指状结构,因此,金属材料在形成于第二纳米结构202表面上的初始阶段,形成的金属材料的厚度较薄,故会在第二纳米结构202表面上形成孤岛点状的金属结构300。换句话说,金属材料会先覆盖于多个第二纳米结构202的顶面和部分侧壁,而多个第二纳米结构202之间的凹槽底部并不会有金属材料沉积。此时,可达到最佳的光学增强效果。举例来说,当多个第二纳米结构202上的金属结构300之间的距离小于10纳米时,热点效益愈佳。在一具体实施例中,金属结构300的厚度例如是介于1纳米至25纳米之间,较佳是3纳米,但本发明不限于此。
接着,请参照图5至图6,随着金属材料持续形成,金属结构300a会共形地覆盖多个第二纳米结构202的表面。此时,随着金属材料的厚度增加,第二纳米结构202所产生的热点效益会逐渐降低。值得注意的是,当金属材料的厚度增加至完全包覆第二纳米结构202时,则第二纳米结构202将无法再提供额外的热点效益。此时,热点效益的微幅增加则是由形成金属材料所产生的表面粗糙度提供。
值得一提的是,光学基板的拉曼散射强度与基板表面的粗糙度相关,其中影响基板表面粗糙度的因子包括:第一纳米结构、第二纳米结构以及金属结构,其中又以第二纳米结构为增强拉曼散射强度的主要因子。具体而言,在本实验中,当第一纳米结构例如为纳米微珠时,影响拉曼散射强度的主要原因为相邻的纳米微珠之间的电浆子耦合效应。当第二纳米结构为纳米指状结构时,影响拉曼散射强度的主要原因为纳米指状结构之间的间隙大小(pitch size)。进一步而言,在一般光学基板表面沉积金属的过程中,由于金属层不会是平整地沉积,故其所产生的粗糙度亦会造成拉慢散射强度微幅增加。也就是说,当基板包括第一纳米结构以及第二纳米结构的情况下,可以借由调整相邻的第一纳米结构之间的间隙和直径比、第二纳米结构之间的间隙大小以及金属结构的厚度,来达到拉曼散射强度增强效益的最佳化。举例来说,相较于一般光学基板的金属层厚度为20纳米的条件下,在本实验中,金属层沉积的厚度仅需约3纳米,其表面增强拉曼散射的强度即可增加约2.2倍。
另一方面,本发明的光学基板的制备方法的制程简易,借由蚀刻制程即可增加基板表面的粗糙度,故适于量产或大面积生产。进一步而言,本发明的光学基板在拉曼散射强度以及荧光强度皆有显着的增强效果,故可作为一种多功能的光学增强基板。
[实验]
下文将参照实验范例,更具体地描述本发明。虽然描述了以下实验,但是在不逾越本发明范畴的情况下,可适当地改变所用材料、其量及比率、处理细节以及处理流程等等。因此,不应根据下文所述的实验对本发明作出限制性地解释。
实验1
图7是本发明实验1的纳米微珠经不同蚀刻时间的反应性离子蚀刻制程后的拉曼散射强度量测结果。图8是本发明实验1的纳米微珠经不同蚀刻时间的反应性离子蚀刻制程后的扫描电子显微镜图像。
以下,针对本发明的光学基板经不同秒数反应性离子蚀刻制程处理后的结构结果进行分析。在本实验中,基板上的第一纳米结构为羧化聚苯乙烯纳米微珠(购自赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific),货号W050CA),羧化聚苯乙烯纳米微珠的粒径为530纳米。接着,对具有第一纳米结构的基板进行氧电浆蚀刻制程,蚀刻时间为60秒、80秒、100秒、116秒、118秒、120秒、122秒、124秒、140秒以及160秒。接着,进行镀金制程,以在基板的第一纳米结构上形成厚度为5纳米的金属层。然后,分别对经不同蚀刻时间处理的基板量测2mM罗丹明6G(Rhodamine 6G,R6G)的拉曼散射强度,其中罗丹明6G的主要散射峰为1360cm-1。
在图7中,实线代表蚀刻时间与拉曼散射强度之间的关系,炼线代表蚀刻时间与纳米微珠之间的间隙与纳米微珠的直径比最佳化0.2的差值的关系,虚线代表蚀刻时间与纳米指状结构的深宽比之间的关系。由图7和图8可知,当蚀刻秒数较低(低于100秒)时,羧化聚苯乙烯纳米微珠的表面上尚未形成纳米指状结构。此时拉曼散射的形成原因主要是由羧化聚苯乙烯纳米微珠之间的间隙耦合电磁效应贡献,故表面增强拉曼散射的放大倍率较小。值得一提的是,根据文献(Masson J-F,Gibson KF,and Provencher-Girard A:Surface-enhanced Raman spectroscopy amplification with film over etchednanospheres.J.Phys.Chem.C 114(51),22406-22412(2010))内容可知,当纳米微珠之间的间隙与纳米微珠的直径比愈接近0.2,即当纳米微珠之间的间隙与纳米微珠的直径比与0.2的差值愈小,拉曼散射强度愈高。
接着,当蚀刻秒数(高于100秒)逐渐增加,羧化聚苯乙烯纳米微珠的表面上逐渐形成纳米指状结构。此时拉曼散射的强度剧烈增加是由纳米指状结构产生的粗糙度所贡献。值得一提的是,随着蚀刻秒数增加,纳米指状结构的深宽比亦逐渐增加,此时产生的热点效益亦随之增加,进而使拉曼散射强度大幅提升。由此可知,纳米指状结构的深宽比与拉曼散射强度成正比关系。须注意的是,当蚀刻秒数超过140秒时,大部分的纳米指状结构已被蚀刻移除,且羧化聚苯乙烯纳米微珠已不是完整的珠状结构,在此状况下,亦无法达到增强拉曼散射强度的效果。
实验2
图9是本发明实验2的光学基板的金属厚度与拉曼散射强度之间的关系图。图10和图11是本发明实验2的光学基板经镀金制程的扫描电子显微镜图像。
以下,针对本发明的光学基板上的金属结构厚度与拉曼散射强度之间的关系进行分析。
实施例
在实施例中,基板上的第一纳米结构为羧化聚苯乙烯纳米微珠(购自赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific),货号W050CA),羧化聚苯乙烯纳米微珠的粒径为530纳米。接着,对具有第一纳米结构的基板进行氧电浆蚀刻制程,蚀刻时间为120秒。接着,进行镀金制程,分别在基板的第一纳米结构上形成不同厚度的金属层。然后,分别对具有不同厚度金属层的基板量测2mM罗丹明6G的拉曼散射强度,其中罗丹明6G的主要散射峰为1360cm-1。
比较例
依照与实施例相似的制备程序来制备比较例的光学基板,差异在于:在比较例中,具有第一纳米结构的基板并未进行氧电浆蚀刻制程,而是直接进行镀金制程。
由图9、图10和图11可知,当金属层厚度小于2纳米时,实施例和比较例的光学基板的厚度与拉曼散射强度之间具有相近的斜率,也就是说,此时拉曼散射强度主要是由镀金过程产生的粗糙度所贡献。当金属层厚度为3纳米时,实施例的光学基板的拉曼散射强度具有明显的强度变化,且与比较例的光学基板相比,二者的斜率趋势不同。由此可知,此时拉曼散射强度的增加除了由镀金过程产生的粗糙度贡献,由于实施例的光学基板具有纳米指状结构,又厚度为3纳米的金属层在纳米指状结构的表面上形成孤岛点状结构,其中孤岛点状结构之间未互相接触,同时又可维持极小间距,故产生更强的局域性电磁场增益效果,贡献更多的热点分布,进而使拉曼散射强度明显增强(η=2499)。接着,随着金属层厚度逐渐增加,金属层会共形地覆盖纳米指状结构的表面,进而逐渐降低纳米指状结构对拉曼散射强度增强的效益。当金属层厚度大于20纳米时,由于金属层已完全包覆纳米指状结构,此时对拉曼散射强度增强的效益仅剩镀金过程产生的表面粗糙度所提供,此时实施例(η=367)和比较例(η=408)的拉曼散射强度与金属层厚度之间的斜率相近。
实验3
图12是本发明实验3的光学基板的拉曼散射频谱图。
以下,针对本发明的实例与比较实例的光学基板的拉曼散射强度进行分析,拉曼散射强度量测结果如表1所示。
实例
在实例中,基板上的第一纳米结构为羧化聚苯乙烯纳米微珠(购自赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific),货号W050CA),羧化聚苯乙烯纳米微珠的粒径为530纳米。接着,对具有第一纳米结构的基板进行氧电浆蚀刻制程,蚀刻时间为120秒。接着,进行镀金制程,金属层厚度为3纳米。然后,进行2mM罗丹明6G的拉曼散射强度的量测,其中罗丹明6G的主要散射峰为1360cm-1。
比较实例1
在比较实例1中,直接在基板上进行镀金制程,金属层厚度为3纳米。然后,进行2mM罗丹明6G的拉曼散射强度的量测。
比较实例2
依照与实例相似的制备程序来制备比较实例2的光学基板,差异在于:在比较实例2中,具有第一纳米结构的基板并未进行氧电浆蚀刻制程,而是直接进行镀金制程。
表1
| 光学基板 | 拉曼散射强度 |
| 实例 | 14555.263 |
| 比较实例1 | 551.397 |
| 比较实例2 | 1027.427 |
由图12和表1的结果可知,实例和比较实例1的拉曼散射强度的讯号增强放大倍率为26.42,且实例和比较实例2的拉曼散射强度的讯号增强放大倍率为14.17。由此可知,实例的光学基板的拉曼散射强度明显提升确实是由纳米指状结构所产生的热点所贡献。
实验4
图13是本发明实验4的光学基板的荧光光谱图。
以下,针对本发明的实例与比较实例的光学基板的荧光强度进行分析,且荧光强度量测结果如表2所示。在本实验中,实例、比较实例1和比较实例2是依照上述实验3所述方法制备,差异仅在于将拉曼散射强度量测变更为荧光强度量测,在本实验中,罗丹明6G的放射峰中心为552.5纳米。
表2
| 光学基板 | 荧光强度 |
| 实例 | 23925.692 |
| 比较实例1 | 698.536 |
| 比较实例2 | 14135.333 |
由图13和表2的结果可知,实例和比较实例1的荧光强度的讯号增强放大倍率为34.25,且实例和比较实例2的荧光强度的讯号增强放大倍率为1.7。值得一提的是,影响荧光强度的因子包括基板上的分子吸附率、比表面积等。在本实验中,由于实例的光学基板上的纳米指状结构可同时提升基板的比表面积,因此,相较于比较实例1和比较实例2,实例的光学基板亦具有较高的荧光强度。
由上述实验3和实验4的结果可知,本发明的光学基板可同时具有较强的拉曼散射强度和荧光强度,因此,本发明的光学基板能同时达到提升拉曼散射强度和荧光强度的目的,故可作为一种多功能的光学增强基板。
综上所述,本发明的光学基板,借由在基板的表面上形成第一纳米结构,且在第一纳米结构远离基板的表面上形成第二纳米结构,以增加基板表面的粗糙度,进而达到表面增强拉曼散射的效果。进一步而言,本发明的光学基板亦可同时达到荧光强度增强的效果,故可作为一种多功能的光学增强基板。另一方面,本发明的光学基板的制备方法,相较于传统的制程,具有制程简易的优点,适于量产或大面积生产。
虽然本发明已以实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
【符号说明】
1:光学基板
10、100:基板
20、200、200a:第一纳米结构
22:纳米微珠
30、300、300a:金属结构
202:纳米指状结构
Claims (20)
1.一种光学基板,其特征在于,包括:
基板;
多个第一纳米结构,位于所述基板上,其中所述多个第一纳米结构远离所述基板的表面上具有多个第二纳米结构;以及
金属结构,位于所述多个第二纳米结构的表面。
2.如权利要求1所述的光学基板,其特征在于,所述多个第一纳米结构包括纳米微珠、纳米柱或其组合。
3.如权利要求2所述的光学基板,其特征在于,所述纳米微珠的直径介于100纳米至900纳米之间。
4.如权利要求2所述的光学基板,其特征在于,所述多个纳米微珠之间的间隙与所述纳米微珠的直径比介于0.4至1.6之间。
5.如权利要求1所述的光学基板,其特征在于,所述第一纳米结构的材料包括聚苯乙烯。
6.如权利要求1所述的光学基板,其特征在于,所述第一纳米结构远离所述基板的所述表面上具有羧基、酰胺基或其组合。
7.如权利要求1所述的光学基板,其特征在于,所述多个第二纳米结构包括纳米指状结构、纳米球状结构、纳米块状结构或其组合。
8.如权利要求7所述的光学基板,其特征在于,所述纳米指状结构的深宽比至少大于1.7。
9.如权利要求1所述的光学基板,其特征在于,所述金属结构的材料包括金、银或其组合。
10.如权利要求1所述的光学基板,其特征在于,所述金属结构覆盖所述多个第二纳米结构的顶面和部分侧壁。
11.如权利要求1所述的光学基板,其特征在于,所述金属结构共形地覆盖所述多个第二纳米结构的表面。
12.一种光学基板的制备方法,其特征在于,包括:
提供基板;
形成多个第一纳米结构于所述基板上;
进行蚀刻制程,以在所述多个第一纳米结构远离所述基板的表面上形成多个第二纳米结构;以及
形成金属结构于所述多个第二纳米结构的表面。
13.如权利要求12所述的光学基板的制备方法,其特征在于,所述多个第一纳米结构包括纳米微珠、纳米柱或其组合。
14.如权利要求12所述的光学基板的制备方法,其特征在于,所述第一纳米结构的材料包括聚苯乙烯。
15.如权利要求12所述的光学基板的制备方法,其特征在于,所述第一纳米结构远离所述基板的所述表面上具有羧基、酰胺基或其组合。
16.如权利要求12所述的光学基板的制备方法,其特征在于,所述多个第二纳米结构包括纳米指状结构、纳米球状结构、纳米块状结构或其组合。
17.如权利要求16所述的光学基板的制备方法,其特征在于,所述纳米指状结构的深宽比至少大于1.7。
18.如权利要求12所述的光学基板的制备方法,其特征在于,所述金属结构覆盖所述多个第二纳米结构的顶面和部分侧壁。
19.如权利要求12所述的光学基板的制备方法,其特征在于,所述金属结构共形地覆盖所述多个第二纳米结构的表面。
20.如权利要求12所述的光学基板的制备方法,其特征在于,所述蚀刻制程包括反应性离子蚀刻制程。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114279590A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于金刚石nv色心的温度传感器及温度测量装置 |
Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200801486A (en) * | 2006-06-13 | 2008-01-01 | Academia Sinica | Substrate for surface-enhanced raman spectroscopy, SERS sensors, and method for preparing same |
| US20090081797A1 (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-26 | Andrei G Fadeev | Reactive surface on a polymeric substrate |
| US20100022416A1 (en) * | 2008-07-25 | 2010-01-28 | Life Bioscience, Inc. | Assay plates, methods and systems having one or more etched features |
| US20100221866A1 (en) * | 2009-06-08 | 2010-09-02 | International Business Machines Corporation | Nano/Microwire Solar Cell Fabricated by Nano/Microsphere Lithography |
| CN102928387A (zh) * | 2010-12-31 | 2013-02-13 | 清华大学 | 用于单分子检测的分子载体 |
| TW201307828A (zh) * | 2011-08-14 | 2013-02-16 | Ind Tech Res Inst | 拉曼散射增強基板、利用上述基板之微量生化感測方法 |
| US20140268128A1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Self-Exciting Surface Enhanced Raman Spectroscopy |
| CN104155283A (zh) * | 2014-07-17 | 2014-11-19 | 吉林大学 | 一种制备高灵敏表面增强拉曼散射基底的方法 |
| CN104246480A (zh) * | 2012-04-27 | 2014-12-24 | 精工爱普生株式会社 | 光学器件及检测装置 |
| US20150177151A1 (en) * | 2011-07-29 | 2015-06-25 | Min Hu | Fabricating an apparatus for use in a sensing application |
| CN104808269A (zh) * | 2014-01-23 | 2015-07-29 | 清华大学 | 碗状金属纳米结构 |
| CN105129724A (zh) * | 2015-08-11 | 2015-12-09 | 中国科学院电子学研究所 | 表面增强拉曼散射衬底的制备方法 |
| TW201608229A (zh) * | 2014-08-29 | 2016-03-01 | 國立臺灣大學 | 表面增強拉曼散射試片及其製備方法 |
| TWI555975B (zh) * | 2015-05-22 | 2016-11-01 | 國立成功大學 | 拉曼光譜技術用之基材及其製造方法 |
| CN106918578A (zh) * | 2015-12-24 | 2017-07-04 | 财团法人工业技术研究院 | 感测芯片 |
| CN107132211A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-09-05 | 吉林师范大学 | Ag/Fe/Ag三明治纳米帽结构的表面增强拉曼散射活性基底及其制备方法 |
| CN107607516A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-01-19 | 电子科技大学 | 一种拉曼增强的化学传感器及其制备方法 |
| TWI621585B (zh) * | 2016-11-18 | 2018-04-21 | 國立臺灣海洋大學 | 複合型奈米結構及其製作方法 |
-
2019
- 2019-01-23 CN CN201910061470.1A patent/CN111474161A/zh active Pending
Patent Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200801486A (en) * | 2006-06-13 | 2008-01-01 | Academia Sinica | Substrate for surface-enhanced raman spectroscopy, SERS sensors, and method for preparing same |
| US20090081797A1 (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-26 | Andrei G Fadeev | Reactive surface on a polymeric substrate |
| US20100022416A1 (en) * | 2008-07-25 | 2010-01-28 | Life Bioscience, Inc. | Assay plates, methods and systems having one or more etched features |
| US20100221866A1 (en) * | 2009-06-08 | 2010-09-02 | International Business Machines Corporation | Nano/Microwire Solar Cell Fabricated by Nano/Microsphere Lithography |
| CN102928387A (zh) * | 2010-12-31 | 2013-02-13 | 清华大学 | 用于单分子检测的分子载体 |
| US20150177151A1 (en) * | 2011-07-29 | 2015-06-25 | Min Hu | Fabricating an apparatus for use in a sensing application |
| TW201307828A (zh) * | 2011-08-14 | 2013-02-16 | Ind Tech Res Inst | 拉曼散射增強基板、利用上述基板之微量生化感測方法 |
| CN104246480A (zh) * | 2012-04-27 | 2014-12-24 | 精工爱普生株式会社 | 光学器件及检测装置 |
| US20140268128A1 (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Self-Exciting Surface Enhanced Raman Spectroscopy |
| CN104808269A (zh) * | 2014-01-23 | 2015-07-29 | 清华大学 | 碗状金属纳米结构 |
| CN104155283A (zh) * | 2014-07-17 | 2014-11-19 | 吉林大学 | 一种制备高灵敏表面增强拉曼散射基底的方法 |
| TW201608229A (zh) * | 2014-08-29 | 2016-03-01 | 國立臺灣大學 | 表面增強拉曼散射試片及其製備方法 |
| TWI555975B (zh) * | 2015-05-22 | 2016-11-01 | 國立成功大學 | 拉曼光譜技術用之基材及其製造方法 |
| CN105129724A (zh) * | 2015-08-11 | 2015-12-09 | 中国科学院电子学研究所 | 表面增强拉曼散射衬底的制备方法 |
| CN106918578A (zh) * | 2015-12-24 | 2017-07-04 | 财团法人工业技术研究院 | 感测芯片 |
| TWI621585B (zh) * | 2016-11-18 | 2018-04-21 | 國立臺灣海洋大學 | 複合型奈米結構及其製作方法 |
| CN107132211A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-09-05 | 吉林师范大学 | Ag/Fe/Ag三明治纳米帽结构的表面增强拉曼散射活性基底及其制备方法 |
| CN107607516A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-01-19 | 电子科技大学 | 一种拉曼增强的化学传感器及其制备方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| HSIN-YI HSIEH: "ENHANCED GOLD SERS SIGNALS ON HSR SURFACE EXTRUTIONS GENERATED ON CARBOXYL-RICH POLYSTYRENE BEADS", 《MICRO ELECTRO MECHANICAL SYSTEMS》 * |
| HSIN-YI HSIEH: "Gold-Coated Polystyrene Bead Array and the Investigation of Their Plasmon Coupling Abilities", 《MICRO ENGINEERED AND MOLECULAR SYSTEMS》 * |
| YAN LI: "Light control based on unidirectional scattering in metal–dielectric core–shell nanoparticles", 《OPTICS COMMUNICATIONS》 * |
| 崔丽影: "胶体光子晶体膜的超浸润性研究进展", 《化学学报》 * |
| 李婷: "对位芳纶表面改性的最新研究进展", 《合成纤维工业》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114279590A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于金刚石nv色心的温度传感器及温度测量装置 |
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