表面增強(qiáng)拉曼散射元件的制作方法
【專利摘要】SERS元件(3)包括：基板(4)；細(xì)微結(jié)構(gòu)部(7)，其形成于基板(4)的表面(4a)，且具有多個(gè)柱(11)；及導(dǎo)電體層(6)，其形成于細(xì)微結(jié)構(gòu)部(7)上，且構(gòu)成產(chǎn)生表面增強(qiáng)拉曼散射的光學(xué)功能部(10)。導(dǎo)電體層(6)具有以沿著基板(4)的表面(4a)的方式形成的基底部、及在與各柱(11)對(duì)應(yīng)的位置自基底部突出的多個(gè)突出部。在導(dǎo)電體層(6)，通過(guò)基底部與突出部，形成有柱(11)突出的方向上的間隔遞減的多個(gè)間隙(G)。
【專利說(shuō)明】表面増強(qiáng)拉曼散射元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種表面增強(qiáng)拉曼散射元件。

【背景技術(shù)】
[0002]作為現(xiàn)有的表面增強(qiáng)拉曼散射元件，眾所周知有一種具備使表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS:Surface Enhanced Raman Scattering)產(chǎn)生的微小金屬結(jié)構(gòu)體的表面增強(qiáng)拉曼散射元件(例如參照專利文獻(xiàn)I以及非專利文獻(xiàn)I)。在這樣的表面增強(qiáng)拉曼散射元件中，成為拉曼分光分析的對(duì)象的試樣接觸于微小金屬結(jié)構(gòu)體，在該狀態(tài)下如果激發(fā)光被照射于該試樣的話則發(fā)生表面增強(qiáng)拉曼散射，例如增強(qiáng)到18倍左右的拉曼散射光被放出。
[0003]可是，例如在專利文獻(xiàn)2中記載有金屬層以成為非接觸狀態(tài)的方式(以最短部分的間隔成為5nm?10 μ m左右的方式)分別被形成于基板的一面以及被形成于該基板的一面的多個(gè)微小突起部的上表面(或者被形成于該基板的一面的多個(gè)細(xì)微孔的底面)的微小金屬結(jié)構(gòu)體。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2011-33518號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2009-222507號(hào)公報(bào)
[0008]非專利文獻(xiàn)
[0009]非專利文獻(xiàn)1:“Q-SERSTM GISubstrate”、[online]、OPTOSICENCE 株式會(huì)社、[平成 24 年 7 月 19 日檢索]、Internet (URL:http://www.0ptoscience.com/maker/nanova/pdf/Q-SERS_Gl.pdf)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0011]如上所述，若所謂納米間隙(nanogap)形成于微小金屬構(gòu)造體，則在照射激發(fā)光時(shí)引起局部性的電場(chǎng)的增強(qiáng)，表面增強(qiáng)拉曼散射的強(qiáng)度增大。
[0012]因此，本發(fā)明的目的在于提供可通過(guò)適宜的納米間隙而使表面增強(qiáng)拉曼散射的強(qiáng)度增大的表面增強(qiáng)拉曼散射元件。
[0013]解決問(wèn)題的技術(shù)手段
[0014]本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面的表面增強(qiáng)拉曼散射元件包括:基板，其具有主面；細(xì)微結(jié)構(gòu)部，其形成于主面上，且具有多個(gè)凸部；及導(dǎo)電體層，其形成于細(xì)微結(jié)構(gòu)部上，且構(gòu)成產(chǎn)生表面增強(qiáng)拉曼散射的光學(xué)功能部；導(dǎo)電體層具有以沿著主面的方式形成的基底部、及在與凸部的各個(gè)對(duì)應(yīng)的位置自基底部突出的多個(gè)突出部，在導(dǎo)電體層上，通過(guò)基底部與突出部，形成有凸部突出的方向上的間隔遞減的多個(gè)間隙。
[0015]該表面增強(qiáng)拉曼散射元件中，由基底部與突出部，凸部突出的方向上的間隔遞減的多個(gè)間隙形成于構(gòu)成光學(xué)功能部的導(dǎo)電體層。形成于該導(dǎo)電體層的間隙作為引起局部性的電場(chǎng)的增強(qiáng)的納米間隙而適宜地發(fā)揮功能。因此，根據(jù)該表面增強(qiáng)拉曼散射元件，可通過(guò)適宜的納米間隙而使表面增強(qiáng)拉曼散射的強(qiáng)度增大。
[0016]本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面的表面增強(qiáng)拉曼散射元件中，凸部也可沿著主面被周期性地排列。根據(jù)該構(gòu)成，可使表面增強(qiáng)拉曼散射的強(qiáng)度增大。
[0017]本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面的表面增強(qiáng)拉曼散射元件中，在自凸部突出的方向觀察的情況下，間隙也可以沿著凸部的各個(gè)的一部分的方式形成，且在其兩端部間隔遞減。根據(jù)該構(gòu)成，可使作為納米間隙而適宜地發(fā)揮功能的間隙增加。
[0018]本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面的表面增強(qiáng)拉曼散射元件中，間隙也可配置于相對(duì)于所對(duì)應(yīng)的凸部為相同的一側(cè)。根據(jù)該構(gòu)成，可使具有規(guī)定的偏光方向的光的強(qiáng)度選擇性地增大。
[0019]本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面的表面增強(qiáng)拉曼散射元件中，間隙的間隔也可連續(xù)性地遞減。根據(jù)該構(gòu)成，可使由基底部與突出部而形成的間隙作為納米間隙而可靠地發(fā)揮功能。
[0020]本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面的表面增強(qiáng)拉曼散射元件中，突出部也可具有在基板側(cè)的端部變細(xì)的形狀。根據(jù)該構(gòu)成，可容易且可靠地獲得凸部突出的方向上的間隔遞減的間隙。
[0021]本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面的表面增強(qiáng)拉曼散射元件中，基底部的厚度也可小于凸部的高度，或者，基底部的厚度也可大于凸部的高度。根據(jù)任一構(gòu)成，均可通過(guò)適宜的納米間隙而使表面增強(qiáng)拉曼散射的強(qiáng)度增大。
[0022]發(fā)明的效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明，可提供可通過(guò)適宜的納米間隙而使表面增強(qiáng)拉曼散射的強(qiáng)度增大的表面增強(qiáng)拉曼散射元件。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是具備本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的表面增強(qiáng)拉曼散射元件的表面增強(qiáng)拉曼散射單元的平面圖。
[0025]圖2是沿著圖1的I1-1I線的剖面圖。
[0026]圖3是圖1的表面增強(qiáng)拉曼散射元件的光學(xué)功能部的縱剖面圖。
[0027]圖4是圖3的光學(xué)功能部的柱及導(dǎo)電體層的立體圖。
[0028]圖5是圖3的光學(xué)功能部的柱及導(dǎo)電體層的平面圖。
[0029]圖6是表示圖1的表面增強(qiáng)拉曼散射元件的制造工序的剖面圖。
[0030]圖7是表示圖1的表面增強(qiáng)拉曼散射元件的制造工序的剖面圖。
[0031]圖8是實(shí)施例1的表面增強(qiáng)拉曼散射元件的光學(xué)功能部的SEM照片。
[0032]圖9是表示實(shí)施例1的表面增強(qiáng)拉曼散射元件的蒸鍍工序的構(gòu)成圖。
[0033]圖10是表示關(guān)于實(shí)施例1的表面增強(qiáng)拉曼散射元件的斯托克位移與信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。
[0034]圖11是表示關(guān)于實(shí)施例1的表面增強(qiáng)拉曼散射元件的基板旋轉(zhuǎn)角度與信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。
[0035]圖12是表示關(guān)于實(shí)施例1的表面增強(qiáng)拉曼散射元件的柱間距與信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。
[0036]圖13是圖3的光學(xué)功能部的變化例的柱及導(dǎo)電體層的平面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0037]以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。再者，在各圖中對(duì)相同或相當(dāng)部分附上相同符號(hào)，并省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0038]如圖1及圖2所示，SERS單元(表面增強(qiáng)拉曼散射單元)I包括處理基板2及安裝于處理基板2上的SERS元件(表面增強(qiáng)拉曼散射元件)3。處理基板2為矩形板狀的載物玻璃(slide glass)、樹(shù)脂基板或陶瓷基板等。SERS元件3在偏向于處理基板2的長(zhǎng)邊方向上的一端部的狀態(tài)下，配置于處理基板2的表面2a。
[0039]SERS元件3包括安裝于處理基板2上的基板4、形成于基板4上的成形層5、及形成于成形層5上的導(dǎo)電體層6?；?通過(guò)硅或玻璃等而形成為矩形板狀，且具有數(shù)百μπιΧ數(shù)百μπι?數(shù)十mmX數(shù)十mm左右的外形及100 μπι?2mm左右的厚度?；?的背面4b通過(guò)直接接合(direct bonding)、使用焊料等的金屬的接合、共晶接合、由激光的照射等進(jìn)行的熔融接合、陽(yáng)極接合、或使用樹(shù)脂的接合而固定于處理基板2的表面2a。
[0040]如圖3所示，成形層5包含細(xì)微結(jié)構(gòu)部7、支撐部8、及框部9。細(xì)微結(jié)構(gòu)部7為具有周期性圖案的區(qū)域，且在成形層5的中央部形成于與基板4相反側(cè)的表層。在細(xì)微結(jié)構(gòu)部7，具有數(shù)nm?數(shù)百nm左右的直徑及高度的圓柱狀的多個(gè)柱(凸部)11沿著基板4的表面(主面)4a，以數(shù)十nm?數(shù)百nm左右(優(yōu)選為250nm?800nm)的間距而周期性地排列。在自基板4的厚度方向觀察的情況下，細(xì)微結(jié)構(gòu)部7具有數(shù)mmX數(shù)mm左右的矩形狀的外形。支撐部8為支撐細(xì)微結(jié)構(gòu)部7的矩形狀的區(qū)域，且形成于基板4的表面4a?？虿?為包圍支撐部8的矩形環(huán)狀的區(qū)域，且形成于基板4的表面4a。支撐部8及框部9具有數(shù)十nm?數(shù)十μ m左右的厚度。這樣的成形層5例如通過(guò)納米壓印法將配置于基板4上的樹(shù)脂(丙烯酸系、氟系、環(huán)氧系、硅酮系、胺基甲酸酯系、PET、聚碳酸酯、無(wú)機(jī)有機(jī)混合材料等)或低熔點(diǎn)玻璃成形，由此一體地形成。
[0041]導(dǎo)電體層6自細(xì)微結(jié)構(gòu)部7遍及框部9而形成。在細(xì)微結(jié)構(gòu)部7，導(dǎo)電體層6到達(dá)露出于與基板4相反側(cè)的支撐部8的表面8a。導(dǎo)電體層6具有數(shù)nm?數(shù)ym左右的厚度。這樣的導(dǎo)電體層6例如通過(guò)在由納米壓印法成形的成形層5上蒸鍍金屬(Au、Ag、Al、Cu或Pt等)等的導(dǎo)電體而形成。SERS元件3中，通過(guò)細(xì)微結(jié)構(gòu)部7及形成于支撐部8的表面8a的導(dǎo)電體層6，構(gòu)成產(chǎn)生表面增強(qiáng)拉曼散射的光學(xué)功能部10。
[0042]如圖4及圖5所示，導(dǎo)電體層6具有以沿著基板4的表面4a的方式形成的基底部61、及在與各柱11對(duì)應(yīng)的位置自基底部61突出的多個(gè)突出部62。基底部61在支撐部8的表面8a形成為層狀。基底部61的厚度為數(shù)nm?數(shù)百nm左右，且小于柱11的高度。突出部62在使各柱11的一部分露出的狀態(tài)下以覆蓋各柱11的方式形成，且具有至少在基板4側(cè)的端部變細(xì)的形狀。
[0043]在導(dǎo)電體層6，通過(guò)基底部61與突出部62，形成有柱11突出的方向上的間隔d遞減的多個(gè)間隙G。間隙G具有O?數(shù)百nm左右的間隔d。在自柱11突出的方向觀察的情況下，間隙G以沿著各柱11的一部分的方式形成為月牙狀，間隔d在其兩端部Gl連續(xù)性地遞減。即，柱11突出的方向上的間隙G的間隔d隨著靠近兩端而逐漸變小。此處，各間隙G配置于相對(duì)于所對(duì)應(yīng)的柱11為相同的一側(cè)。
[0044]再者，基底部61的厚度也可大于柱11的高度，且突出部62也可形成于各柱11的延長(zhǎng)線上。在該情況下，在導(dǎo)電體層6上，通過(guò)基底部61與突出部62，也形成柱11突出的方向上的間隔d遞減的間隙G。
[0045]如以上所述構(gòu)成的SERS單元I如下所述被使用。首先，將由例如硅酮等構(gòu)成的環(huán)狀的隔離物以包圍SERS元件3的方式配置于處理基板2的表面2a。繼而，使用移液管等，將溶液的試樣(或者，使粉體的試樣分散于水或乙醇等的溶液后的溶液)滴下至隔離物的內(nèi)側(cè)，將試樣配置于光學(xué)功能部10上。繼而，為了防止溶劑的蒸發(fā)，另外為了使透鏡效果降低，將覆蓋玻璃(cover glass)載置于隔離物上，并與溶液的試樣緊密附著。
[0046]繼而，將SERS單元I設(shè)置(set)于拉曼分光分析裝置，對(duì)配置于光學(xué)功能部10上的試樣，經(jīng)由覆蓋玻璃而照射激發(fā)光。由此，在光學(xué)功能部10與試樣的界面產(chǎn)生表面增強(qiáng)拉曼散射，來(lái)自試樣的拉曼散射光被增強(qiáng)而放出。由此，拉曼分光分析裝置中，可實(shí)現(xiàn)高精度的拉曼分光分析。
[0047]再者，在光學(xué)功能部10上配置試樣的方法除了上述方法以外，有如下方法。例如，也可把持處理基板2，使SERS元件3浸漬于作為溶液的試樣(或者，使粉體的試樣分散于水或乙醇等的溶液后的溶液)而提起，進(jìn)行噴吹而使試樣干燥。另外，也可將微量的作為溶液的試樣(或者，使粉體的試樣分散于水或乙醇等的溶液后的溶液)滴下至光學(xué)功能部10上，使試樣自然干燥。另外，也可使作為粉體的試樣就這樣分散于光學(xué)功能部10上。
[0048]其次，對(duì)SERS元件3的制造方法的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。首先，如圖6(a)所示，準(zhǔn)備母模MM及膜基材F。母模MM包含與細(xì)微結(jié)構(gòu)部7對(duì)應(yīng)的細(xì)微結(jié)構(gòu)部M7、及支撐細(xì)微結(jié)構(gòu)部M7的支撐部M8。在支撐部M8上，多個(gè)細(xì)微結(jié)構(gòu)部M7排列為矩陣狀。繼而，如圖6(b)所示，將膜基材F推壓于母模MM，在該狀態(tài)下加壓及加熱，由此將多個(gè)細(xì)微結(jié)構(gòu)部M7的圖案復(fù)制至膜基材F。繼而，如圖6(c)所示，通過(guò)將膜基材F自母模MM脫模，從而獲得復(fù)制有多個(gè)細(xì)微結(jié)構(gòu)部M7的圖案的復(fù)型模(復(fù)型膜)RM。再者，復(fù)型模RM也可是在膜基材F上涂布樹(shù)脂(例如，環(huán)氧系樹(shù)脂、丙烯酸系樹(shù)脂、氟系樹(shù)脂、硅酮系樹(shù)脂、胺基甲酸酯樹(shù)脂、或有機(jī)無(wú)機(jī)混合樹(shù)脂等)而形成的復(fù)型模。在涂布于膜基材F上的樹(shù)脂具有UV硬化性的情況下，不是通過(guò)熱納米壓印，而是通過(guò)照射UV使涂布于膜基材F上的樹(shù)脂硬化，從而可獲得復(fù)型模R(UV納米壓印)。
[0049]繼而，如圖7 (a)所示，準(zhǔn)備成為基板4的硅晶圓40，在其表面40a涂布UV硬化性的樹(shù)脂，由此在硅晶圓40上形成成為成形層5的納米壓印層50。繼而，如圖7(b)所示，將復(fù)型模RM推壓于納米壓印層50，在該狀態(tài)下照射UV而使納米壓印層50硬化，由此將復(fù)型模RM的圖案復(fù)制至納米壓印層50。繼而，如圖7(c)所示，通過(guò)將復(fù)型模RM自納米壓印層50脫模，從而獲得形成有多個(gè)細(xì)微結(jié)構(gòu)部7的硅晶圓40。
[0050]繼而，通過(guò)蒸鍍法而將Au、Ag等的金屬成膜于成形層5上，形成導(dǎo)電體層6。繼而，通過(guò)按每個(gè)細(xì)微結(jié)構(gòu)部7 (換言之，按每個(gè)光學(xué)功能部10)切斷硅晶圓40，而獲得多個(gè)SERS元件3。為了獲得SERS單元1，可以將如上所述制造的SERS元件3安裝于處理基板2上。
[0051]再者，也可代替上述納米壓印法，通過(guò)光刻或電子束描繪等而形成具有二維形狀的圖案的掩膜，通過(guò)使用該掩膜的蝕刻，在基板4上形成細(xì)微結(jié)構(gòu)部7。在任一情況下，均通過(guò)蒸鍍法而在細(xì)微結(jié)構(gòu)部7形成導(dǎo)電體層6，由此可利用簡(jiǎn)單的工序且再現(xiàn)性良好地在導(dǎo)電體層6形成納米級(jí)的間隙G，從而可實(shí)現(xiàn)SERS元件3的大量生產(chǎn)。
[0052]如以上所說(shuō)明的那樣，SERS元件3中，通過(guò)基底部61與突出部62，柱11突出的方向上的間隔d遞減的多個(gè)間隙G被形成于構(gòu)成光學(xué)功能部10的導(dǎo)電體層6。形成于該導(dǎo)電體層6的間隙G作為引起局部性的電場(chǎng)的增強(qiáng)的納米間隙而適宜地發(fā)揮功能(間隙G的間隔d為20nm以下的部分中特別適宜地發(fā)揮功能)。因此，根據(jù)SERS元件3，可通過(guò)適宜的納米間隙而使表面增強(qiáng)拉曼散射的強(qiáng)度增大。
[0053]另外，多個(gè)柱11沿著基板4的表面4a被周期性地排列，因而可使表面增強(qiáng)拉曼散射的強(qiáng)度增大。
[0054]另外，在自柱11突出的方向觀察的情況下，間隙G以沿著柱11的一部分的方式形成，且在其兩端部Gl間隔d遞減，因而可使作為納米間隙而適宜地發(fā)揮功能的間隙G增加。
[0055]另外，各間隙G配置于相對(duì)于所對(duì)應(yīng)的柱11為相同的一側(cè)，因而可使具有規(guī)定的偏光方向的光的強(qiáng)度選擇性地增大。
[0056]另外，通過(guò)使間隙G的間隔d連續(xù)性地遞減，可使間隙G作為納米間隙而可靠地發(fā)揮功能。
[0057]另外，若突出部62如本實(shí)施例那樣具有在基板4側(cè)的端部變細(xì)的形狀且與基底部接觸，則可容易且可靠地獲得柱11突出的方向上的間隔d遞減的間隙G。
[0058]其次，對(duì)具有圖4及圖5所示的柱11及導(dǎo)電體層6的SERS元件3的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。圖8是實(shí)施例1的SERS元件的光學(xué)功能部的SEM照片。再者，圖8是自相對(duì)于與基板的表面垂直的方向傾斜30°的方向?qū)鈱W(xué)功能部攝影的SEM照片。
[0059]如下所述制作實(shí)施例1的SERS元件。首先，使用孔徑120nm及孔深度200nm的孔以孔間隔(相鄰的孔的中心線間的距離)360nm排列為正方格子狀的模具，將由玻璃構(gòu)成的基板上的樹(shù)脂由納米壓印法成形，制作細(xì)微結(jié)構(gòu)部。在所制作的細(xì)微結(jié)構(gòu)部，柱的直徑為120鹽，高度為180nm，柱間距(相鄰的柱的中心線間的距離)為360nmo
[0060]繼而，在所制作的細(xì)微結(jié)構(gòu)部上由電阻加熱真空蒸鍍法成膜Ti作為緩沖層。緩沖層的成膜條件為“膜厚:2nm，蒸鍍速率:0.02nm/s，成膜時(shí)的真空度:2 X 10_5torr，基板傾斜角度:20°，基板旋轉(zhuǎn):無(wú)，基板溫度控制:無(wú)”。繼而，在緩沖層上由電阻加熱真空蒸鍍法成膜Au作為導(dǎo)電體層，獲得實(shí)施例1的SERS元件。導(dǎo)電體層的成膜條件為“膜厚:50nm，蒸鍍速率:0.02nm/s，成膜時(shí)的真空度:1.5 X 10_5torr，基板傾斜角度:20°，基板旋轉(zhuǎn):無(wú)，基板溫度控制:無(wú)”。
[0061]此處，所謂基板傾斜角度:Θ，如圖9(a)、(b)所示，是指以蒸鍍?cè)?00的蒸鍍方向Dl與垂直于基板4的表面4a的方向D2成為角度Θ的方式，相對(duì)于蒸鍍?cè)?00配置基板4。圖8的光學(xué)功能部的SEM照片中，自圖8的右跟前側(cè)進(jìn)行蒸鍍，因而相對(duì)于柱在左側(cè)開(kāi)有間隙。
[0062]圖10是表示關(guān)于實(shí)施例1的SERS元件的斯托克位移與信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)系的圖表，圖11是表示關(guān)于實(shí)施例1的SERS元件的基板旋轉(zhuǎn)角度與信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。此處，將實(shí)施例1的SERS元件浸漬于巰基苯甲酸乙醇溶液(ImM) 2小時(shí)之后，由乙醇沖洗，并利用氮?dú)馐蛊涓稍?，將試樣配置于該SERS元件的光學(xué)功能部上。關(guān)于該試樣，一邊圍繞與基板的表面垂直的中心線使基板每旋轉(zhuǎn)45° —邊在各基板旋轉(zhuǎn)角度(即，0°、45°、90°、135°、180° )下由波長(zhǎng)785nm的激發(fā)光進(jìn)行拉曼分光測(cè)定。
[0063]其結(jié)果，如圖10所示，基板旋轉(zhuǎn)角度45°、135°的任一者中，均可獲得巰基苯甲酸的SERS光譜。另外，圖11是關(guān)于圖10的情況下的斯托克位移1072CHT1的峰值強(qiáng)度的結(jié)果，但對(duì)應(yīng)于基板旋轉(zhuǎn)角度，信號(hào)強(qiáng)度變化，因而可知若在各柱11間隙配置于相同的一側(cè)，則產(chǎn)生偏光方向的依賴性。再者，基板旋轉(zhuǎn)角度45°的情況下，激發(fā)光的偏光方向與間隙相對(duì)于柱的配置方向一致。
[0064]圖12是表示關(guān)于實(shí)施例1的表面增強(qiáng)拉曼散射元件的柱間距與信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。該圖表為關(guān)于圖10的情況下的斯托克位移1072cm—1的峰值強(qiáng)度的結(jié)果。如圖12所示，可知在基板旋轉(zhuǎn)角度45°、135°的任一者中，表面增強(qiáng)拉曼散射的強(qiáng)度均依賴于柱間距(相鄰的柱的中心線間的距離)，為了謀求表面增強(qiáng)拉曼散射的強(qiáng)度的增大，柱間距優(yōu)選為250nm?800nm。即使柱的直徑不同，也大概附合該曲線。再者，所謂圖12的圖表中的“占空比(duty) ”，是指細(xì)微結(jié)構(gòu)部的柱寬度與柱間的空間的比。
[0065]以上，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式。例如，柱11的排列構(gòu)造并不限定于二維的排列，也可為一維的排列，且并不限定于正方格子狀的排列，也可為三角格子狀的排列。另外，柱11的剖面形狀并不限定于圓形，也可為橢圓、或者三角形或四邊形等的多邊形。作為一個(gè)例子，如圖13所示，即使柱11的剖面形狀為四邊形，也與柱11的剖面形狀為圓形的情況同樣地，由基底部61與突出部62，在柱11突出的方向上間隔d遞減的間隙G形成于導(dǎo)電體層6。在該情況下，自柱11突出的方向觀察的情況下，間隙G也以沿著柱11的一部分的方式形成，且在其兩端部Gl間隔d連續(xù)性地遞減。如以上所述，SERS元件3及SERS單元I的各構(gòu)成的材料及形狀并不限定于上述材料及形狀，可應(yīng)用各種材料及形狀。
[0066]此處，在著眼于相鄰的一對(duì)凸部(與柱11對(duì)應(yīng)的凸部)的情況下，由基底部與突出部而形成的間隙的寬度小于形成于一方的凸部的外表面的導(dǎo)電體層與形成于另一方的凸部的外表面的導(dǎo)電體層之間的距離。由此，可容易且穩(wěn)定地形成僅由細(xì)微結(jié)構(gòu)部的構(gòu)造而無(wú)法獲得的狹窄的間隙(作為納米間隙而適宜地發(fā)揮功能的間隙)。
[0067]另外，細(xì)微結(jié)構(gòu)部7如上述實(shí)施方式那樣，例如可隔著支撐部8而間接地形成于基板4的表面4a上，也可直接地形成于基板4的表面4a上。另外，導(dǎo)電體層6如上述實(shí)施例那樣，可隔著用于使金屬相對(duì)于細(xì)微結(jié)構(gòu)部7的緊密附著性提高的緩沖金屬(T1、Cr等)層等、任意的層而間接地形成于細(xì)微結(jié)構(gòu)部7上，也可直接地形成于細(xì)微結(jié)構(gòu)部7上。
[0068]另外，基底部61的厚度如上述實(shí)施方式那樣，可小于柱11的高度，或者，基底部61的厚度也可大于柱11的高度。根據(jù)任一構(gòu)成，均可通過(guò)適宜的納米間隙而使表面增強(qiáng)拉曼散射的強(qiáng)度增大。
[0069]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0070]根據(jù)本發(fā)明，可提供可通過(guò)適宜的納米間隙而使表面增強(qiáng)拉曼散射的強(qiáng)度增大的表面增強(qiáng)拉曼散射元件。
[0071]符號(hào)的說(shuō)明
[0072]3…SERS兀件(表面增強(qiáng)拉曼散射兀件)、4…基板、4a...表面(主面)、6…導(dǎo)電體層、7…細(xì)微結(jié)構(gòu)部、10...光學(xué)功能部、11...柱(凸部)、61…基底部、62...突出部、G…間隙。
【權(quán)利要求】
1.一種表面增強(qiáng)拉曼散射元件，其特征在于， 包括: 基板，其具有主面； 細(xì)微結(jié)構(gòu)部，其形成于所述主面上，且具有多個(gè)凸部；及 導(dǎo)電體層，其形成于所述細(xì)微結(jié)構(gòu)部上，且構(gòu)成產(chǎn)生表面增強(qiáng)拉曼散射的光學(xué)功能部，所述導(dǎo)電體層具有以沿著所述主面的方式形成的基底部、及在與所述凸部的各個(gè)對(duì)應(yīng)的位置自所述基底部突出的多個(gè)突出部， 在所述導(dǎo)電體層，由所述基底部與所述突出部，形成有所述凸部突出的方向上的間隔遞減的多個(gè)間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的表面增強(qiáng)拉曼散射元件，其特征在于， 所述凸部沿著所述主面被周期性地排列。
3.如權(quán)利要求1或2所述的表面增強(qiáng)拉曼散射元件，其特征在于， 在自所述凸部突出的方向觀察的情況下，所述間隙以沿著所述凸部的各個(gè)的一部分的方式形成，且在其兩端部所述間隔遞減。
4.如權(quán)利要求3所述的表面增強(qiáng)拉曼散射元件，其特征在于， 所述間隙配置于相對(duì)于所對(duì)應(yīng)的所述凸部為相同的一側(cè)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的表面增強(qiáng)拉曼散射元件，其特征在于， 所述間隙的所述間隔連續(xù)性地遞減。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的表面增強(qiáng)拉曼散射元件，其特征在于， 所述突出部具有在所述基板側(cè)的端部變細(xì)的形狀。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的表面增強(qiáng)拉曼散射元件，其特征在于， 所述基底部的厚度小于所述凸部的高度。
8.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的表面增強(qiáng)拉曼散射元件，其特征在于， 所述基底部的厚度大于所述凸部的高度。
【文檔編號(hào)】B82Y40/00GK104508467SQ201380041032
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月10日
【發(fā)明者】丸山芳弘, 柴山勝己, 伊藤將師, 廣畑徹, 龜井宏記 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社