基于磁控溅射技术制备高效SERS基底的研究

论文摘要

拉曼光谱是一种可对物质进行指纹性认证的振动谱,他与分子的结构有着密切的联系。物质结构的任何微小变化会非常敏感地反映在拉曼光谱中,因而它被广泛的应用于物质鉴定、分子结构、质量控制、文物考古、宝石鉴定等物理、化学、生命科学等领域。但是由于拉曼信号非常小,直到表面增强拉曼散射(SERS)使得散射截面得到相当可观的增强(10~6倍),在灵敏度上有了很大的提高,使得拉曼信号作为光子探针成为可能。通常SERS获取的方法主要是几种贵金属:金、银、铜的胶体和粗糙表面。对胶体有通过氧化还原等化学方法制备的胶体,也可通过激光烧蚀等物理方法获得。通常化学方法制备的胶体,制备简单且容易获得大量的胶体,但是会含有很多杂质。给我们的使用和分析带了诸多不便。通过激光烧蚀的方法制备的胶体虽然很纯净,但产率低成本高。粗糙表面的方法有化学腐蚀、物理研磨等方法。但也存在很多缺点,如杂质的残留、粗糙度不好控制等。所以我们希望找到一种制备方便、控制容易、成份纯净、应用广泛的新型SERS基底。因此我们选择了磁控溅射制备薄膜的方法。磁控溅射技术是70年代发展起来的新型溅射技术,目前已实际应用在科研和生产中.磁控溅射镀膜主要可用于电子工业、光学及光导通讯、磁性材料及记录介质等,具有低温、高速、低损伤等优点。低温和低损伤是指基片的温升低,损伤小;高速是指沉积速率快。基于磁控溅射高速的优点,我们可以大量的制备;而低温、低损等方面的优点对于制备SERS基底至关重要,因为当温度太高时,薄膜的粗糙度很容易被破坏。此外,该技术的另一个很重要优势:适用于各种金属、合金、半导体等材料。同时,我们只要通过控制溅射气压、电流、时间、以及退火工艺等溅射条件就可以得到微观颗粒度从几纳米到几百纳米SERS活性表面。采用超高真空环境技术,因而制备的基底十分纯净,而且在相同条件下具有很好的重复性和稳定性。本文中我们基于磁控溅射技术制备高效的SERS基底,通过原子力(AFM),扫描电镜(TEM),透射电镜(SEM),以及可见、近红外拉曼光谱仪等手段对基底的表面形貌,内部结构,以及其优越性做了全面陈述。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 综述部分
• 第一章：拉曼光谱以及SERS简介
• 1.1 拉曼光谱的简介
• 1.2 拉曼效应以及拉曼光谱分析法的特点
• 第二章：表面增强拉曼散射（SERS）
• 2.1 表面增强拉曼散射（SERS）理论
• 2.2 纳米粗糙度SERS基底研究概况
• 第三章：磁控溅射技术介绍
• 3.1 磁控溅射技术的发现与发展
• 3.2 磁控溅射镀膜原理与特点
• 3.3 磁控溅射技术制备纳米薄膜材料
• 3.4 纳米线阵列制备技术的研究进展
• 第四章 阳极氧化铝（AAO）模板
• 4.1 AAO模板的制备方法
• 4.1.1 一步阳极氧化法
• 4.1.2 二步阳极氧化法
• 4.2 AAO模板的应用
• 4.2.1 制备纳米阵列
• 4.2.2 进行纳米复制
• 4.2.3 制备量子点
• 参考文献
• 实验部分
• 第一章：磁控溅射制备纳米尺度的SERS基底
• 1.1 引言
• 1.2 样品的准备
• 1.3 实验结果与讨论
• 1.4 小结
• 参考文献
• 第二章：在AAO模板上利用磁控溅射制备高效SERS基底
• 2.1 引言
• 2.2 实验结果与讨论
• 2.3 小结
• 参考文献
• 第三章：在AAO模板上制备高效基底的SERS研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章：对氨基苯甲酸（PABA）分子在银颗粒表面的吸附及氯离子影响SERS的研究
• 4.1 引言
• 4.2 模型的建立
• 4.3 样品准备及实验仪器
• 4.4 实验结果与讨论
• 4.5 小结
• 参考文献
• 硕士期间论文发表情况
• 致谢