一种表面增强拉曼散射芯片及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种拉曼散射芯片，尤其涉及一种表面增强拉曼散射芯片及其制备方法与应用。


背景技术：

2.表面增强拉曼散射(sers)技术由于其低损伤、高灵敏度和指纹识别能力已被广泛应用于环境污染物检测、刑事侦查、宝石矿物和文物鉴别等领域。其中，sers芯片是这种检测技术的核心信号载体。sers芯片通常由粗糙金属构成，其原理普遍认为是：在一定波长光的辐照下，待测物质与粗糙金属特别是纳米尺度粗糙度的金属(“热点”)表面发生等离子共振相互作用，从而引起待测物的拉曼散射信号显著增强。因此，sers技术使微量物质识别和检测成为可能。为满足痕量物质定量快速识别和监测的应用需求，同时具备高灵敏度、均一性、集成度和微型化是sers芯片未来发展的趋势。其中，灵敏度是sers芯片首先被关注的性能指标，优化芯片材料和提升“热点”密度是改善sers芯片灵敏度的常用手段。然而，以上针对平面“热点”的芯片改进方法，一方面受限于sers芯片的材料种类，另一方面，由于当前制备技术水平的局限，“热点”密度很难无限制提升。
3.近期研究发现，将“热点”在三维空间按照一定几何分布规律进行排布会显著提升单位空间高活性“热点”在总“热点”数量中的比重，从而突破材料种类和制备技术水平的限制，是一种提高芯片灵敏度的新方法。从技术手段来看，三维空间“热点”分布的sers芯片，即三维纳米结构芯片通过微纳加工技术容易实现高效制备，并且与化学制备方法相比，芯片信号均一性得到大幅度提升。另外，与半导体工艺兼容的芯片加工方法无疑将推动sers芯片的微型化与高集成度。综上所述，这种三维空间“热点”分布的新思路有望获得同时具备高灵敏度、均一性和集成度以及微型化的芯片，与sers芯片未来发展趋势高度一致。
4.基于三维纳米结构，可发展新型材料、结构、制备方法及多功能sers芯片。一方面，芯片材料体系可从单一金属向多元金属、金属-半导体和金属-介质等复杂材料体系扩展；另一方面，利用先进和极端微纳加工制造技术，有望获得“热点”尺寸不断缩减的高灵敏度芯片、多层和多界面甚至垂直“热点”分布的异质异构芯片。这些均为发展高灵敏度、高均一性、微型化和集成化的sers芯片奠定了理论基础和技术储备。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种表面增强拉曼散射芯片及其制备方法与应用，所述表面增强拉曼散射芯片显著提升了光谱利用率，具有更高的检测灵敏度，在痕量环境污染物、食品安全等领域显示出优异的应用前景，并在医药和公共安全等领域具有可观的应用价值。
6.为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供一种表面增强拉曼散射芯片，所述表面增强拉曼散射芯片包括衬底和设置于所述衬底表面周期性阵列的介质纳米结构。
8.所述介质纳米结构的侧壁和衬底的上表面设置有金属层。
9.所述衬底的上表面为设置有介质纳米结构的一侧表面。
10.本发明中，所述一侧表面具体指代衬底上设置介质纳米结构的同侧表面。
11.本发明中，所述介质纳米结构的周期性阵列单元之间既可以彼此独立，如周期性阵列的圆柱、方柱、球凸或尖锥等，又可以彼此连接，在此并不做特别限定。
12.相较于常规芯片中介质纳米结构的顶面和侧壁以及衬底的上表面均设置有金属层，本发明提供的金属-介质三维纳米结构sers芯片将介质纳米结构顶面的金属层去除，显著提升了光谱利用率，具有更高的检测灵敏度，在痕量环境污染物、食品安全等领域显示出优异的应用前景，并在医药和公共安全等领域具有可观的应用价值。
13.优选地，所述衬底为硬质材料。
14.优选地，所述硬质材料包括玻璃、石英、氧化硅、硅或掺杂硅中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括硅与玻璃的组合，硅与石英的组合，硅与氧化硅的组合，硅与掺杂硅的组合，氧化硅与掺杂硅的组合，或硅、氧化硅与掺杂硅的组合。
15.优选地，所述介质纳米结构中的介质为透明材料。
16.优选地，所述透明材料包括氧化硅、氮化硅、氟化镁、氧化钛、氧化铝或氧化锌中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括氧化硅与氮化硅的组合，氮化硅与氟化镁的组合，氟化镁与氧化钛的组合，氧化钛与氧化铝的组合，或氧化铝与氧化锌的组合。
17.优选地，所述介质纳米结构的周期性阵列单元的阵列形状为线形、圆形、三角形、四边形或六边形中的任意一种。
18.优选地，所述介质纳米结构的周期性阵列单元特征尺寸为10-1000nm，例如可以是10nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm或1000nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
19.本发明中，所述介质纳米结构的周期性阵列单元特征尺寸具体是指介质纳米结构中周期性阵列单元的最小尺寸。
20.优选地，所述介质纳米结构的周期性阵列单元高度为50-1000nm，例如可以是50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm或1000nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
21.优选地，所述介质纳米结构的周期性阵列单元间距为20-1000nm，例如可以是20nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm或1000nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
22.本发明中，所述介质纳米结构的周期性阵列单元间距具体指代周期性阵列单元等效圆心之间的距离。
23.优选地，所述金属层中的金属为具有表面增强拉曼散射活性的金属材料。
24.优选地，所述金属材料包括金、铂、钯、银或铜中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括金与铂的组合，铂与钯的组合，钯与银的组合，银与铜的组合，金、铂与钯的组合，铂、钯与银的组合，或钯、银与铜的组合。
25.优选地，所述金属层的厚度为5-500nm，例如可以是5nm、10nm、50nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm或500nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范
围内其他未列举的数值同样适用。
26.第二方面，本发明提供一种如第一方面所述表面增强拉曼散射芯片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
27.(1)在衬底表面制备周期性阵列的介质纳米结构，得到第一芯片；
28.(2)在步骤(1)所得第一芯片的介质纳米结构一侧表面沉积金属层，得到第二芯片；
29.(3)将步骤(2)所得第二芯片中介质纳米结构顶面的金属层去除，保留介质纳米结构侧壁和衬底上表面的金属层，得到表面增强拉曼散射芯片。
30.其中，步骤(3)所述衬底上表面为设置有介质纳米结构的一侧表面。
31.优选地，步骤(1)所述介质纳米结构的制备过程具体采用以下任意一种方法：
32.(a)在衬底表面涂覆抗蚀剂，依次经过曝光、显影、定影、刻蚀介质材料和去除抗蚀剂，得到周期性阵列的介质纳米结构；
33.(b)在衬底表面涂覆抗蚀剂，依次经过曝光、显影、定影、沉积掩膜材料、去除抗蚀剂、刻蚀介质材料和去除掩膜材料，得到周期性阵列的介质纳米结构。
34.优选地，步骤(a)与(b)所述涂覆分别独立地为旋涂。
35.优选地，步骤(a)与(b)所述抗蚀剂分别独立地包括光学抗蚀剂或电子束抗蚀剂。
36.优选地，步骤(a)与(b)所述曝光分别独立地包括光学曝光或电子束曝光。
37.第三方面，本发明提供一种如第一方面所述表面增强拉曼散射芯片在痕量物质检测和监测方面的应用。
38.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
39.(1)相较于常规芯片中介质纳米结构的顶面和侧壁以及衬底的上表面均设置有金属层，本发明提供的金属-介质三维纳米结构sers芯片将介质纳米结构顶面的金属层去除，显著提升了激发光吸收率和光谱利用率，从而提高了检测灵敏度；
40.(2)本发明提供的制备方法简单易行，可实现硅圆级别大面积芯片的批量化制备，所得芯片具有信号高均一性的特点；
41.(3)本发明提供的表面增强拉曼散射芯片由于其高灵敏度，在痕量环境污染物、食品安全等领域显示出优异的应用前景，并在医药和公共安全等领域具有可观的应用价值，拓展了表面增强拉曼散射技术的应用场景和范围；
42.(4)本发明提供的表面增强拉曼散射芯片设计理念可针对特点波长激发光、介质和金属材料种类，进行单位空间高活性“热点”在总“热点”数量中比重最大化的最优纳米结构尺寸设计，是一种通用的芯片设计方法。
附图说明
43.图1是本发明提供的表面增强拉曼散射芯片的制备方法流程示意图；
44.图2是实施例1提供的表面增强拉曼散射芯片的扫描电子显微照片；
45.图3是实施例1和对比例1提供的芯片检测罗丹明6g的拉曼谱图；
46.图4是实施例2和对比例2提供的芯片检测4,4
’‑
联吡啶的拉曼谱图；
47.图5是实施例3和对比例3提供的芯片检测三聚氰胺的拉曼谱图；
48.图6是实施例4和对比例4提供的芯片检测4-巯基苯硼酸的拉曼谱图；
49.图7是实施例5和对比例5提供的芯片检测重金属汞离子的拉曼谱图；
50.图8是实施例1和实施例6-8提供的芯片检测罗丹明6g的拉曼谱图。
51.其中：1-衬底；2-介质；3-介质纳米结构；4-金属层。
具体实施方式
52.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
53.本发明提供一种表面增强拉曼散射芯片及其制备方法，如图1所示，所述表面增强拉曼散射芯片包括衬底1和设置于所述衬底1表面周期性阵列的介质纳米结构3；所述介质纳米结构3的侧壁和衬底1的上表面设置有金属层4；所述衬底1的上表面为设置有介质纳米结构3的一侧表面。
54.本发明中，所述衬底1为硬质材料，且所述硬质材料包括玻璃、石英、氧化硅、硅或掺杂硅中的任意一种或至少两种的组合；所述介质纳米结构3中的介质2为透明材料，且所述透明材料包括氧化硅、氮化硅、氟化镁、氧化钛、氧化铝或氧化锌中的任意一种或至少两种的组合；所述介质纳米结构3的周期性阵列单元的阵列形状为线形、圆形、三角形、四边形或六边形中的任意一种；所述金属层4中的金属为具有表面增强拉曼散射活性的金属材料，且所述金属材料包括金、铂、钯、银或铜中的任意一种或至少两种的组合。
55.本发明中，所述介质纳米结构3的周期性阵列单元特征尺寸为10-1000nm，周期性阵列单元高度为50-1000nm，周期性阵列单元间距为20-1000nm；所述金属层4的厚度为5-500nm。
56.如图1所示，本发明提供的制备方法包括以下步骤：
57.(1)利用光学抗蚀剂或电子束抗蚀剂在衬底1表面制备周期性阵列的介质纳米结构3，具体采用以下任意一种方法，得到第一芯片：
58.(a)在衬底1表面旋涂抗蚀剂，依次经过曝光、显影、定影、刻蚀介质材料和去除抗蚀剂，得到周期性阵列的介质纳米结构3；
59.(b)在衬底1表面旋涂抗蚀剂，依次经过曝光、显影、定影、沉积掩膜材料、去除抗蚀剂、刻蚀介质材料和去除掩膜材料，得到周期性阵列的介质纳米结构3；
60.其中，步骤(a)与(b)所述曝光分别独立地包括光学曝光或电子束曝光；
61.(2)在步骤(1)所得第一芯片的介质纳米结构3一侧表面沉积金属层4，得到第二芯片；
62.(3)将步骤(2)所得第二芯片中介质纳米结构3顶面的金属层4去除，保留介质纳米结构3侧壁和衬底1上表面的金属层4，得到表面增强拉曼散射芯片。
63.其中，步骤(3)所述衬底1上表面为设置有介质纳米结构3的一侧表面。
64.下述实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购获得的常规产品。
65.实施例1
66.本实施例提供一种表面增强拉曼散射芯片及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
67.(1)在硅/氧化硅衬底表面旋涂正性电子束抗蚀剂，采用电子束曝光设备进行曝光，然后依次进行显影和定影，再用氮气吹干样品；以电子束抗蚀剂图形为掩膜，刻蚀氧化硅，去除抗蚀剂，在硅衬底上制得周期性阵列单元特征尺寸为350nm，间距为200nm，高度为250nm的氧化硅介质纳米结构，在400℃下退火1h后得到第一芯片；
68.(2)采用磁控溅射镀膜仪在步骤(1)所得第一芯片的介质纳米结构一侧表面沉积厚度为80nm的铂金属层，得到第二芯片；
69.(3)使用胶带将步骤(2)所得第二芯片中介质纳米结构顶面的铂金属层去除，保留介质纳米结构侧壁和衬底上表面的铂金属层，得到表面增强拉曼散射芯片。
70.其中，步骤(3)所述衬底上表面为设置有介质纳米结构的一侧表面。
71.图2为本实施例所得表面增强拉曼散射芯片的扫描电子显微照片。
72.由图2可知：本实施例所得芯片表面的介质纳米结构的周期性阵列单元之间彼此连接，所述金属层分布于芯片表面的凹陷处。
73.将本实施例所得表面增强拉曼散射芯片置于浓度为10-8
m的罗丹明6g分子的水溶液中8h后取出，自然干燥后用拉曼光谱仪对所得芯片进行测试，结果如图3所示。
74.实施例2
75.本实施例提供一种表面增强拉曼散射芯片及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
76.(1)在硅/氧化硅衬底表面旋涂正性电子束抗蚀剂，采用电子束曝光设备进行曝光，然后依次进行显影和定影，再用氮气吹干样品；采用电子束蒸发镀膜仪器沉积金属铬薄膜，经过剥离工艺去除抗蚀剂，得到与曝光图案互补的金属铬薄膜图形；再以金属铬薄膜图形为掩膜，刻蚀氧化硅，去除金属铬，在硅衬底上制得周期性阵列单元特征尺寸为600nm，间距为400nm，高度为400nm的氧化硅介质纳米结构，在400℃下退火1h后得到第一芯片；
77.(2)采用磁控溅射镀膜仪在步骤(1)所得第一芯片的介质纳米结构一侧表面沉积厚度为250nm铜金属层，得到第二芯片；
78.(3)使用胶带将步骤(2)所得第二芯片中介质纳米结构顶面的铜金属层去除，保留介质纳米结构侧壁和衬底上表面的铜金属层，得到表面增强拉曼散射芯片。
79.其中，步骤(3)所述衬底上表面为设置有介质纳米结构的一侧表面。
80.本实施例所得表面增强拉曼散射芯片表面的微观结构与实施例1相类似，故在此不做赘述。
81.将本实施例所得表面增强拉曼散射芯片置于浓度为10-7
m的4,4
’‑
联吡啶(bpy)分子的乙醇溶液中3h后取出，自然干燥后用拉曼光谱仪对所得芯片进行测试，结果如图4所示。
82.实施例3
83.本实施例提供一种表面增强拉曼散射芯片及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
84.(1)在石英衬底表面旋涂正性电子束抗蚀剂，采用电子束曝光设备进行曝光，然后依次进行显影和定影，再用氮气吹干样品；以电子束抗蚀剂图形为掩膜，刻蚀石英，去除抗蚀剂，在石英衬底上制得周期性阵列单元特征尺寸为800nm，间距为700nm，高度为800m的氧化硅介质纳米结构，在600℃下退火2h后得到第一芯片；
85.(2)采用电子束蒸发镀膜仪在步骤(1)所得第一芯片的介质纳米结构一侧表面沉积厚度为450nm的银金属层，得到第二芯片；
86.(3)使用胶带将步骤(2)所得第二芯片中介质纳米结构顶面的银金属层去除，保留介质纳米结构侧壁和衬底上表面的银金属层，得到表面增强拉曼散射芯片。
87.其中，步骤(3)所述衬底上表面为设置有介质纳米结构的一侧表面。
88.本实施例所得表面增强拉曼散射芯片表面的微观结构与实施例1相类似，故在此不做赘述。
89.将本实施例所得表面增强拉曼散射芯片置于浓度为10-8
m的三聚氰胺分子的乙醇溶液中6h后取出，自然干燥后用拉曼光谱仪对所得芯片进行测试，结果如图5所示。
90.实施例4
91.本实施例提供一种表面增强拉曼散射芯片及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
92.(1)在硅/氧化硅衬底表面旋涂厚度为10nm的增附剂，再旋涂负性电子束抗蚀剂，采用电子束曝光设备进行曝光，然后依次进行显影和定影，再用氮气吹干样品；以电子束抗蚀剂图形为掩膜，刻蚀氧化硅，去除抗蚀剂，在硅衬底上制得周期性阵列单元特征尺寸为200nm，间距为400nm，高度为550nm的氧化硅介质纳米结构，在600℃下退火1h后得到第一芯片；
93.(2)采用电子束蒸发镀膜仪在步骤(1)所得第一芯片的介质纳米结构一侧表面沉积厚度为150nm的钯金合金层，得到第二芯片；
94.(3)使用胶带将步骤(2)所得第二芯片中介质纳米结构顶面的钯金合金层去除，保留介质纳米结构侧壁和衬底上表面的钯金合金层，得到表面增强拉曼散射芯片。
95.其中，步骤(3)所述衬底上表面为设置有介质纳米结构的一侧表面。
96.本实施例所得表面增强拉曼散射芯片表面的微观结构与实施例1相类似，故在此不做赘述。
97.将本实施例所得表面增强拉曼散射芯片置于浓度为10-4
m的4-巯基苯硼酸(4-mpba)分子的乙醇溶液中0.5h后取出，自然干燥后用拉曼光谱仪对所得芯片进行测试，结果如图6所示。
98.实施例5
99.本实施例提供一种表面增强拉曼散射芯片及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
100.(1)在蓝宝石衬底表面旋涂正性电子束抗蚀剂，采用电子束曝光设备进行曝光，然后依次进行显影和定影，再用氮气吹干样品；以电子束抗蚀剂图形为掩膜，刻蚀蓝宝石，去除抗蚀剂，在蓝宝石衬底上制得周期性阵列单元特征尺寸为10nm，间距为100nm，高度为300nm的氧化硅介质纳米结构，在500℃下退火1h后得到第一芯片；
101.(2)采用电子束蒸发镀膜仪在步骤(1)所得第一芯片的介质纳米结构一侧表面沉积厚度为35nm的金银合金层，得到第二芯片；
102.(3)使用胶带将步骤(2)所得第二芯片中介质纳米结构顶面的金银合金层去除，保留介质纳米结构侧壁和衬底上表面的金银合金层，得到表面增强拉曼散射芯片。
103.其中，步骤(3)所述衬底上表面为设置有介质纳米结构的一侧表面。
104.本实施例所得表面增强拉曼散射芯片表面的微观结构与实施例1相类似，故在此不做赘述。
105.将本实施例所得表面增强拉曼散射芯片置于浓度为10-4
m的4-巯基苯硼酸(4-mpba)分子的乙醇溶液中0.5h后取出，然后置于10-9
m汞离子水溶液中0.5h，采用拉曼光谱仪对所得芯片进行测试，结果如图7所示。
106.实施例6
107.本实施例提供一种表面增强拉曼散射芯片及其制备方法，所述制备方法除了将步骤(1)中周期性阵列单元间距改为15nm，其余步骤及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
108.实施例7
109.本实施例提供一种表面增强拉曼散射芯片及其制备方法，所述制备方法除了将步骤(1)中周期性阵列单元高度改为40nm，其余步骤及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
110.实施例8
111.本实施例提供一种表面增强拉曼散射芯片及其制备方法，所述制备方法除了将步骤(2)中铂金属层的沉积厚度改为3nm，其余步骤及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
112.将实施例6-8所得表面增强拉曼散射芯片分别独立地置于浓度为10-8
m的罗丹明6g分子的水溶液中8h后取出，自然干燥后用拉曼光谱仪对所得芯片进行测试，结果如图8所示。
113.由图8可知：相较于实施例1，实施例6-8所得芯片中周期性阵列单元特征尺寸(间距或高度)或金属层的沉积厚度在合理范围之外时，芯片的拉曼信号强度降低，检测灵敏度下降。
114.对比例1
115.本对比例提供一种拉曼散射芯片及其制备方法，所述制备方法中除了去除步骤(3)，其余步骤及条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
116.将本对比例所得拉曼散射芯片置于浓度为10-5
m的罗丹明6g分子的水溶液中8h后取出，自然干燥后用拉曼光谱仪对所得芯片进行测试，结果如图3所示。
117.由图3可知：实施例1测试罗丹明6g分子得到的拉曼谱图中主要特征峰1360cm-1
处强度是对比例1的特征峰强度的12倍，说明实施例1所得芯片显著增强了检测灵敏度。
118.对比例2
119.本对比例提供一种拉曼散射芯片及其制备方法，所述制备方法中除了去除步骤(3)，其余步骤及条件均与实施例2相同，故在此不做赘述。
120.将本对比例所得拉曼散射芯片置于浓度为10-7
m的4,4
’‑
联吡啶(bpy)分子的乙醇溶液中3h后取出，自然干燥后用拉曼光谱仪对所得芯片进行测试，结果如图4所示。
121.由图4可知：实施例2测试bpy分子得到的拉曼谱图中主要特征峰1610cm-1
处强度是对比例2的特征峰强度的9倍，说明实施例2所得芯片显著增强了检测灵敏度。
122.对比例3
123.本对比例提供一种拉曼散射芯片及其制备方法，所述制备方法中除了去除步骤
(3)，其余步骤及条件均与实施例3相同，故在此不做赘述。
124.将本对比例所得拉曼散射芯片置于浓度为10-8
m的三聚氰胺分子的乙醇溶液中6h后取出，自然干燥后用拉曼光谱仪对所得芯片进行测试，结果如图5所示。
125.由图5可知：实施例3测试三聚氰胺分子得到的拉曼谱图中主要特征峰702cm-1
处强度是对比例3的特征峰强度的3倍，说明实施例3所得芯片显著增强了检测灵敏度。
126.对比例4
127.本对比例提供一种拉曼散射芯片及其制备方法，所述制备方法中除了去除步骤(3)，其余步骤及条件均与实施例4相同，故在此不做赘述。
128.将本对比例所得拉曼散射芯片置于浓度为10-4
m的4-巯基苯硼酸(4-mpba)分子的乙醇溶液中0.5h后取出，自然干燥后用拉曼光谱仪对所得芯片进行测试，结果如图6所示。
129.由图6可知：实施例4测试4-mpba分子得到的拉曼谱图中主要特征峰1080cm-1
处强度是对比例4的特征峰强度的7倍，说明实施例4所得芯片显著增强了检测灵敏度。
130.对比例5
131.本对比例提供一种拉曼散射芯片及其制备方法，所述制备方法中除了去除步骤(3)，其余步骤及条件均与实施例5相同，故在此不做赘述。
132.将本对比例所得拉曼散射芯片置于浓度为10-4
m的4-巯基苯硼酸(4-mpba)分子的乙醇溶液中0.5h后取出，然后置于10-9
m汞离子水溶液中0.5h，采用拉曼光谱仪对所得芯片进行测试，结果如图7所示。
133.由图7可知：实施例5测试汞离子得到的拉曼谱图中主要特征峰1060cm-1
处强度是对比例5的特征峰强度的5倍，说明实施例5所得芯片显著增强了检测灵敏度。
134.上述实施例1-8与对比例1-5所采用的拉曼光谱仪型号为b&wtek bws465(i-raman plus)，且测试条件具体为：激发光波长785nm，功率5％，20倍物镜，积分时间7s。
135.由此可见，相较于常规芯片中介质纳米结构的顶面和侧壁以及衬底的上表面均设置有金属层，本发明提供的金属-介质三维纳米结构sers芯片将介质纳米结构顶面的金属层去除，显著提升了激发光吸收率和光谱利用率，从而提高了检测灵敏度；本发明提供的制备方法简单易行，可实现硅圆级别大面积芯片的批量化制备，所得芯片具有信号高均一性的特点；本发明提供的表面增强拉曼散射芯片由于其高灵敏度，在痕量环境污染物、食品安全等领域显示出优异的应用前景，并在医药和公共安全等领域具有可观的应用价值，拓展了表面增强拉曼散射技术的应用场景和范围；此外，本发明提供的表面增强拉曼散射芯片设计理念可针对特点波长激发光、介质和金属材料种类，进行单位空间高活性“热点”在总“热点”数量中比重最大化的最优纳米结构尺寸设计，是一种通用的芯片设计方法。
136.申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。