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一种微纳尺度的图形绘制方法

阅读：562发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种微纳尺度的图形绘制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种微纳尺度的图形绘制方法，包括：通过磁控溅射仪在纳米尺度的针尖上溅射贵金属包覆层；通过磁控溅射仪在硅片上溅射贵金属薄膜作为基底，或者以单层石墨烯作为基底；在所述基底上吸附光敏分子，然后置于载物台上；固定所述针尖，调节激光器的入射激光，使所述入射激光照射在所述针尖尖端，利用针尖产生的局域表面等离激元，作用于光敏分子生成反应物，通过载物台调节光敏分子的位置，从而较好地控制光敏分子的反应物形成微纳尺度的图形的形状和过程。，下面是一种微纳尺度的图形绘制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种微纳尺度的图形绘制方法，其特征在于，包括：
通过磁控溅射仪在纳米尺度的针尖上溅射贵金属包覆层；
通过磁控溅射仪在硅片上溅射贵金属薄膜作为基底，或者以单层石墨烯作为基底；
在所述基底上吸附光敏分子，然后将所述基底置于载物台上；
固定所述针尖，调节激光器发射的激光，使所述激光照射在所述针尖尖端，产生局域表面等离激元；
调节所述载物台，使所述基底位于所述针尖前端，使所述光敏分子在所述局域表面等离激元的作用下生成反应物；
调节所述载物台，使所述基底上被所述激光照射的位置按照预设图形移动。
2.如权利要求1所述的微纳尺度的图形绘制方法，其特征在于，所述纳米尺度的针尖为扫描探针显微镜的探针的针尖，直径为20～50nm。
3.如权利要求1所述的微纳尺度的图形绘制方法，其特征在于，所述贵金属为金、银或铂；
通过磁控溅射仪在纳米尺度的针尖上溅射贵金属包覆层包括：在溅射时所述磁控溅射仪的真空计为1.0Pa，流量计为24sccm，溅射电流为0.15mA，溅射时间为100s。
4.如权利要求1所述的微纳尺度的图形绘制方法，其特征在于，通过磁控溅射仪在硅片上溅射金膜或银膜作为基底包括：
溅射时真空计为1.0Pa，流量计为24sccm，溅射电流为0.1mA，溅射时间为20s-90s。
5.如权利要求1所述的微纳尺度的图形绘制方法，其特征在于，以单层石墨烯作为基底包括：
使用化学气相沉积CVD方法制备所述单层石墨烯，其中混合气体比例为CH4:H2＝1:
1sccm，生长温度为1030℃。
6.如权利要求1所述的微纳尺度的图形绘制方法，其特征在于，在所述基底上吸附光敏分子包括：
通过旋涂、浸泡的方法将所述光敏分子均匀吸附在所述基底上，其中使用溅射贵金属薄膜得到的基底时所述光敏分子的分子浓度为10-3mol/L，使用单层石墨烯作为基底时所述光敏分子的分子浓度为10-2mol/L。
7.如权利要求1或6所述的微纳尺度的图形绘制方法，其特征在于，在所述基底上吸附光敏分子包括：在黑暗环境或者只有红光的条件下进行。
8.如权利要求1所述的微纳尺度的图形绘制方法，其特征在于，所述光敏分子包括对巯基苯胺PATP或硝基苯硫酚4NBT分子，所述生成物为二甲基氨基苯甲醛DMAB。
9.如权利要求1所述的微纳尺度的图形绘制方法，其特征在于，应用于针尖增强拉曼光谱TERS系统中，以所述溅射贵金属包覆层后的针尖作为所述TERS系统的针尖，以所述TERS系统的样本台作为所述载物台，还包括：
当激光照射某一位置时，利用TERS光谱检测所述某一位置的所述光敏分子是否生成反应物；
如果TERS光谱指示生成所述反应物，调节所述样本台使所述激光照射下一位置。

说明书全文

一种微纳尺度的图形绘制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及微纳加工技术领域，特别是涉及一种微纳尺度的图形绘制方法。

背景技术

[0002] 微纳加工指的是加工尺度在微米和纳米级别范围的加工方法。微纳加工技术曾经广泛用于大规模集成电路的加工制作，使得微电子器件及相关技术和产业蓬勃兴起。

[0003] 目前，微纳加工技术已在特种新型器件、电子零件和电子装置、机械零件和装置、表面分析、材料改性等方面发挥日益重要的作用。相关领域中对于微纳加工技术的研究越来越多，要求越来越高，需要不断提高微纳加工可控度。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种微纳尺度的图形绘制方法，整个图形绘制过程具有较好的可控性。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供一种微纳尺度的图形绘制方法，包括：

[0006] 通过磁控溅射仪在纳米尺度的针尖上溅射贵金属包覆层；

[0007] 通过磁控溅射仪在硅片上溅射贵金属薄膜作为基底，或者以单层石墨烯作为基底；

[0008] 在所述基底上吸附光敏分子，然后置于载物台上；

[0009] 固定所述针尖，调节激光器的入射激光，使所述入射激光照射在所述针尖尖端，产生局域表面等离激元；

[0010] 调节所述载物台，使所述基底位于所述针尖前端，使所述光敏分子在所述局域表面等离激元的作用下生成反应物；

[0011] 调节所述载物台，使所述基底上被所述激光照射的位置按照预设图形移动。

[0012] 优选的，所述纳米尺度的针尖为扫描探针显微镜的探针的针尖。

[0013] 优选的，所述贵金属为金、银或铂；通过磁控溅射仪在纳米尺度的针尖上溅射贵金属包覆层包括：在溅射时所述磁控溅射仪的真空计为1.0Pa，流量计为24sccm，溅射电流为0.15mA，溅射时间为100s。

[0014] 优选的，通过磁控溅射仪在硅片上溅射金膜或银膜作为基底包括：

[0015] 溅射时真空计为1.0Pa，流量计为24sccm，溅射电流为0.1mA，溅射时间为20s-90s。

[0016] 优选的，以单层石墨烯作为基底包括：

[0017] 使用化学气相沉积CVD方法制备所述单层石墨烯，其中混合气体比例为CH4:H2＝1:1sccm，生长温度为1030℃。

[0018] 优选的，在所述基底上吸附光敏分子包括：

[0019] 通过旋涂、浸泡的方法将所述光敏分子均匀吸附在所述基底上，其中使用溅射贵-3
金属薄膜得到的基底时所述光敏分子的分子浓度为10 mol/L，使用单层石墨烯作为基底时
所述光敏分子的分子浓度为10-2mol/L。

[0020] 优选的，在所述基底上吸附光敏分子包括：在黑暗环境或者只有红光的条件下进行。

[0021] 优选的，所述光敏分子包括对巯基苯胺PATP或硝基苯硫酚4NBT分子，所述生成物为二甲基氨基苯甲醛DMAB。

[0022] 优选的，上述方法应用于TERS(针尖增强拉曼光谱)系统中，以所述溅射贵金属包覆层后的针尖作为所述TERS系统的针尖，以所述TERS系统的样本台作为所述载物台，还包
括：

[0023] 当激光照射某一位置时，利用TERS光谱检测所述位置的所述光敏分子是否生成反应物；

[0024] 如果TERS光谱指示生成所述反应物，调节所述样本台使所述激光照射下一位置。

[0025] 与现有技术相比，本发明提供的微纳尺度的图形绘制方法中，利用激光照射针尖产生的局域表面等离激元，作用于光敏分子生成反应物，通过载物台调节光敏分子的位置，从而较好地控制光敏分子的反应物形成微纳尺度的图形的形状和过程。
附图说明

[0026] 图1是本发明实施例提供的一种微纳尺度的图形绘制方法的流程图。

具体实施方式

[0027] 在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

[0028] 在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

[0029] 图1示出本发明实施例提供的一种微纳尺度的图形绘制方法的流程图。如图1所示，包括：

[0030] 步骤101，通过磁控溅射仪在纳米尺度的针尖上溅射贵金属包覆层。

[0031] 所述纳米尺度的针尖可以为扫描探针显微镜的探针的针尖，所述针尖的直径约20～50nm。

[0032] 所述贵金属可以为金、银或铂。

[0033] 通过磁控溅射仪在纳米尺度的针尖上溅射贵金属包覆层包括：在溅射时所述磁控溅射仪的真空计为1.0Pa，流量计为24sccm，溅射电流为0.15mA，溅射时间为100s。

[0034] 步骤102，通过磁控溅射仪在硅片上溅射贵金属薄膜作为基底，或者以单层石墨烯作为基底。

[0035] 当以贵金属薄膜作为基底时，使用磁控溅射仪在干净的硅片上镀金或银膜，不同厚度的贵金属膜可以通过调节溅射过程中的溅射电流和溅射时间来获得。溅射时真空计为
1.0Pa，流量计为24sccm，溅射电流为0.1mA。可以通过溅射时间控制贵金属薄膜的厚度。例如，溅射时间为20s获得金属薄膜的厚度为2nm；70s为4nm；90s为7nm。

[0036] 当以单层石墨烯作为基底时，使用CVD(化学气相沉积)方法制备石墨烯，该制备的过程中，需要严格控制不同生长阶段中氢气和甲烷的流量，以便获得高质量的单层石墨烯。
优选的，混合气体比例为CH4:H2＝1:1sccm，生长温度为1030℃。

[0037] 步骤103，在所述基底上吸附光敏分子，然后置于载物台上。

[0038] 在所述基底上吸附光敏分子包括：

[0039] 通过旋涂、浸泡的方法将所述光敏分子均匀吸附在所述基底上，其中使用溅射贵金属薄膜得到的基底时所述光敏分子的分子浓度为10-3mol/L，使用单层石墨烯作为基底时所述光敏分子的分子浓度为10-2mol/L。为了避免分子在实验开始之前发生反应，优选的，该吸附过程需要在黑暗环境或者只有红光的条件下进行。

[0040] 所述光敏分子包括PATP(对巯基苯胺)或4NBT(硝基苯硫酚)分子，所述生成物为DMAB(二甲基氨基苯甲醛)。

[0041] 步骤104，固定所述针尖，调节激光器的入射激光，使所述入射激光照射在所述针尖尖端，产生局域表面等离激元。

[0042] 该步骤中，要将激光准确无误的照射在针尖的尖端，确保激光与针尖达到最好的耦合状态,产生局域表面等离激元。

[0043] 所述激光的波长可以为488nm、532nm、633nm、785nm等。

[0044] 步骤105，调节所述载物台，使所述基底位于所述针尖前端，使所述光敏分子在所述局域表面等离激元作用下生成反应物。

[0045] 步骤106，调节所述载物台，使所述基底上被所述激光照射的位置按照预设图形移动。

[0046] 优选的，图1所示方法应用于TERS(针尖增强拉曼光谱)系统中，以所述溅射贵金属包覆层后的针尖作为所述TERS系统的针尖，以所述TERS系统的样本台作为所述载物台，此
时，该方法还包括：

[0047] 当激光照射某一位置时，利用TERS光谱检测所述位置的所述光敏分子是否生成反应物；

[0048] 如果TERS光谱指示生成所述反应物，调节所述样本台使所述激光照射下一位置；否则，继续照射。

[0049] 优选的，可以在绘制图形后的样品表面覆盖一层极薄的PMMA保留图形，从而复刻分子图形。微纳图形在纳米防伪、纳米医学、纳米光谱学及微纳加工等领域中具有重要的应用价值。

[0050] 本发明提供的微纳尺度的图形绘制方法中，利用激光照射针尖产生的局域表面等离激元，作用于光敏分子生成反应物，通过载物台调节光敏分子的位置，从而较好地控制光敏分子的反应物形成微纳尺度的图形的形状和过程。

[0051] 最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本
发明各实施例技术方案的精神和范围。

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