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一种制备多孔纳米铜结构的方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2018-05-18
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2018-09-11
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-09-29
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2038-05-18
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201810480114.9 申请日 2018-05-18
公开/公告号 CN108411271B 公开/公告日 2020-09-29
授权日 2020-09-29 预估到期日 2038-05-18
申请年 2018年 公开/公告年 2020年
缴费截止日
分类号 C23C14/35C23C14/06C23C14/58B82Y30/00B82Y40/00 主分类号 C23C14/35
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 7
权利要求数量 8 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学信息工程学院 当前专利权人 杭州电子科技大学信息工程学院
发明人 杜允、俞优姝 第一发明人 杜允
地址 浙江省杭州市西湖区西溪路大龙驹坞168号 邮编 310023
申请人数量 1 发明人数量 2
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
朱月芬
摘要
本发明公开了一种制备多孔纳米铜结构的方法。本发明首先清洗沉积样品的Si衬底,然后将衬底放置在样品架上,样品架与靶表面平行并且相距55mm。当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,通入混合气体,从而溅射铜靶;溅射镀膜后,将Cu3N薄膜样品取出并放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在1微米左右,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光。最后启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,根据SEM扫描图像结果,调节曝光参数,直到出现预期多孔纳米铜结构为止。本发明能有效地形成预期纳米多孔铜结构,纳米多孔铜结构具有纳米级的粗糙表面,具有产生“热点”的可能性。
  • 摘要附图
    一种制备多孔纳米铜结构的方法
  • 说明书附图:图1
    一种制备多孔纳米铜结构的方法
  • 说明书附图:图2
    一种制备多孔纳米铜结构的方法
  • 说明书附图:图3
    一种制备多孔纳米铜结构的方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-09-29 授权
2 2018-09-11 实质审查的生效 IPC(主分类): C23C 14/35 专利申请号: 201810480114.9 申请日: 2018.05.18
3 2018-08-17 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤
1.将用于沉积样品的Si衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水各超声清洗15分钟,待用;
步骤
2.将清洗好的Si衬底放置在磁控溅射的样品台上,其中第一个样品台为空,其他三个样品台放置Si衬底;并将铜靶当前位置对准第一个样品台;四个样品台与铜靶表面均设置在真空腔内,且样品台与铜靶表面平行并且相距55mm-60mm;
步骤
3.关腔门,抽真空;当真空腔内本底真空气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为20-40sccm的混合气体,混合气体包括氮气和氩气,且氮气和氩气的流量比为5:1-
20:1;调节插板阀的开度,从而调节真空腔内的工作气压,使得工作气压保持在0.8-1.2Pa;
步骤
4.打开射频源,预热5-10分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为50-150W;观察真空腔内是否起辉;若起辉,则跳转到步骤5,若没有起辉,则继续增加预溅射功率,若预溅射功率为150W仍没起辉,则增加氩气含量,直至起辉,然后跳转至步骤5;
步骤
5.调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面;
步骤
6.旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜5-30min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;
步骤
7.再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2-3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;
步骤
8.将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在200nm-1000nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;
所述的电子束曝光的能量为10KeV -15KeV ,电子束曝光的时间为15min-35分钟;
步骤
9.曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌;若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则重复步骤8,并调节步骤8中的曝光参数,即调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。

2.根据权利要求1所述的一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于所述的铜靶中铜含量大于等于99.99%。

3.根据权利要求1所述的一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于所述的氮气和氩气的纯度均大于等于99.99%。

4.根据权利要求1所述的一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于所述的预溅射过程中,第一个样品台与铜靶之间不设置挡板。

5.根据权利要求1所述的一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于所述的电子束曝光的能量为5KeV -15KeV ,电子束曝光的时间为15min-35分钟。

6.根据权利要求5所述的一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于电子束曝光的能量为10KeV ,电子束曝光的时间为30分钟。

7.根据权利要求1所述的一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于溅射镀膜时间为15-20min后。

8.根据权利要求1所述的一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于将清洗好的Si衬底放置于CVD中,通甲烷,高温沉积石墨烯,然后再将沉积有石墨烯的衬底放置在磁控溅射的样品台上。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于半导体薄膜制备领域,特别是涉及一种制备多孔纳米铜结构的方法。

背景技术

[0002] 具有反ReO3结构、低分解温度的氮化亚铜(Cu3N)半导体材料,在光信息存储和大规模集成电路方面具有非常光明的应用前景。最近,该材料被报道亦可用于自旋电子器件、太阳能电池、燃料电池、磁隧道结等领域,因而该体系在国际上广受关注。
[0003] Cu3N稳定性很差,分解温度在100-470℃之间,Cu3N半导体薄膜在电子束或激光束短时间曝光后,由于热效应会迅速局域分解,会留下一条金属线或者形成一系列金属点,正是热稳定性差为其带来了许多新颖的、非常有价值的应用,主要是在硬电子学、微纳图形化结构制作、光信息存储等领域。
[0004] 采用电子束或激光束曝光分解后的金属铜容易被氧化,因此目前关于分解产物的研究主要集中在产物的成分是否金属铜上,对于分解产物更深入更细节的研究还为之甚少。

发明内容

[0005] 本发明在保证分解产物是金属铜的基础上,提供一种制备多孔纳米铜结构的方法。多孔纳米铜结构是一种非常有潜力的表面增强拉曼散射基底材料,好的基底材料可用于单个分子拉曼信号探测。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案具体包括如下步骤:
[0007] 步骤1.将用于沉积样品的Si衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水各超声清洗15分钟,待用;
[0008] 步骤2.将清洗好的Si衬底放置在磁控溅射的样品台上,其中第一个样品台为空,其他三个样品台放置Si衬底;并将铜靶当前位置对准第一个样品台;四个样品台与铜靶表面均设置在真空腔内,且样品台与铜靶表面平行并且相距55mm-60mm;
[0009] 步骤3.关腔门,抽真空;当真空腔内本底真空气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为20-40sccm的混合气体,混合气体包括氮气和氩气,且氮气和氩气的流量比为20:1-5:1;调节插板阀的开度,从而调节真空腔内的工作气压,使得工作气压保持在0.8-
1.2Pa;
[0010] 步骤4.打开射频源,预热5-10分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为50-150W;观察真空腔内是否起辉;若起辉,则跳转到步骤5,若没有起辉,则继续增加预溅射功率,若预溅射功率为150W扔没起辉,则增加氩气含量,直至起辉,然后跳转至步骤5;
[0011] 步骤5.调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面;
[0012] 步骤6.旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜5-30min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;
[0013] 步骤7.再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2-3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;
[0014] 步骤8.将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在200nm-1000nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;
[0015] 所述的电子束曝光的能量为10Kev-15Kev,电子束曝光的时间为15min-35分钟;
[0016] 步骤9.曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌;若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则重复步骤8,并调节步骤8中的曝光参数,即调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
[0017] 所述的铜靶中铜含量大于等于99.99%。
[0018] 所述的氮气和氩气的纯度均大于等于99.99%。
[0019] 所述的预溅射过程中,第一个样品台与铜靶之间不设置挡板。
[0020] 所述的电子束曝光的能量优选为5Kev-15Kev,最佳为10Kev;电子束曝光的时间优选为15min-35分钟,最佳为30分钟。
[0021] 所述的溅射镀膜时间优选为15-20min。
[0022] 所述的将清洗好的Si衬底先放置于CVD中,通甲烷,高温沉积石墨烯,然后再将沉积有石墨烯的衬底放置在磁控溅射的样品台上。
[0023] 本发明通过磁控溅射在Si衬底上制备了Cu3N薄膜,利用SEM样品对样品进行电子束曝光,最终形成纳米多孔铜结构。
[0024] 拉曼实验的结果表明纳米多孔铜结构实现了拉曼增强,是一种具有潜力的SERS基底材料。
[0025] 本发明有益效果如下:
[0026] 本方法弥补了现有技术的不足,提供了是一种制备多孔纳米铜结构的方法,避免了Cu3N薄膜分解后铜产物的氧化,通过SEM扫描和曝光模式的切换,能实时调节曝光参数,更有效地形成预期纳米多孔铜结构,纳米多孔铜结构具有纳米级的粗糙表面,具有产生“热点”的可能性。

实施方案

[0030] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0031] 步骤1.将用于沉积样品的Si衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水各超声清洗15分钟,待用;
[0032] 步骤2.将清洗好的Si衬底放置在磁控溅射的样品台上,其中第一个样品台为空,其他三个样品台放置Si衬底;并将铜靶当前位置对准第一个样品台;四个样品台与铜靶表面均设置在真空腔内,且样品台与铜靶表面平行并且相距55mm-60mm;
[0033] 步骤3.关腔门,抽真空;当真空腔内本底真空气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为20-40sccm的混合气体,混合气体包括氮气和氩气,且氮气和氩气的流量比为20:1-5:1;调节插板阀的开度,从而调节真空腔内的工作气压,使得工作气压保持在0.8-
1.2Pa;
[0034] 步骤4.打开射频源,预热5-10分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为50-150W;观察真空腔内是否起辉;若起辉,则跳转到步骤5,若没有起辉,则继续增加预溅射功率,若预溅射功率为150W扔没起辉,则增加氩气含量,直至起辉,然后跳转至步骤5;
[0035] 步骤5.调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面;
[0036] 步骤6.旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜5-30min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;
[0037] 步骤7.再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2-3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;
[0038] 步骤8.将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在200nm-1000nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;
[0039] 所述的电子束曝光的能量为10Kev-15Kev,电子束曝光的时间为15min-35分钟;
[0040] 步骤9.曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌;若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则重复步骤8,并调节步骤8中的曝光参数,即调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
[0041] 所述的铜靶中铜含量大于等于99.99%。
[0042] 所述的氮气和氩气的纯度均大于等于99.99%。
[0043] 所述的预溅射过程中,第一个样品台与铜靶之间不设置挡板。
[0044] 所述的电子束曝光的能量优选为5Kev-15Kev,最佳为10Kev;电子束曝光的时间优选为15min-35分钟,最佳为30分钟。
[0045] 所述的溅射镀膜时间优选为15-20min。
[0046] 所述的将清洗好的Si衬底先放置于CVD中,通甲烷,高温沉积石墨烯,然后再将沉积有石墨烯的衬底放置在磁控溅射的样品台上。
[0047] 如图1所示,在电子束曝光的作用下,Cu3N薄膜改变分解成Cu和N2,改变电子束斑大小,可改变曝光区域的尺寸。
[0048] 如图2所示,经过30min时间的曝光,Cu3N薄膜在曝光区域形成了纳米多孔铜结构。
[0049] 如图3所示,纳米多孔铜结构实现了拉曼增强的效果。
[0050] 实施例1
[0051] 本发明通过磁控溅射在Si衬底上制备了Cu3N薄膜,利用SEM对样品进行电子束曝光,最终形成纳米多孔铜结构,从而完成SERS基底的制备。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底放置在磁控溅射设备样品架上,样品架与靶表面平行并且相距55mm,当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为40sccm的混合气体,且混合气体氮气和氩气的流量比为20:1;打开射频源,预热5分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为50W直至起辉,调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面。旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜20min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2~3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在200nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;所述的电子束曝光的能量为5Kev,电子束曝光的时间为15min。曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌,若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
[0052] 实施例2
[0053] 本发明通过磁控溅射在Si衬底上制备了Cu3N薄膜,利用SEM对样品进行电子束曝光,最终形成纳米多孔铜结构,从而完成SERS基底的制备。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底放置在磁控溅射设备样品架上,样品架与靶表面平行并且相距55mm,当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为30sccm的混合气体,且混合气体氮气和氩气的流量比为10:1;打开射频源,预热10分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为150W直至起辉,调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面。旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜5min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2~3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在600nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;所述的电子束曝光的能量为10Kev,电子束曝光的时间为30min。曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌,若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
[0054] 实施例3
[0055] 本发明通过磁控溅射在Si衬底上制备了Cu3N薄膜,利用SEM对样品进行电子束曝光,最终形成纳米多孔铜结构,从而完成SERS基底的制备。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底放置在磁控溅射设备样品架上,样品架与靶表面平行并且相距55mm,当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为40sccm的混合气体,且混合气体氮气和氩气的流量比为5:1;打开射频源,预热8分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为100W直至起辉,调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面。旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜30min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2~3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在1000nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;所述的电子束曝光的能量为15Kev,电子束曝光的时间为35min。曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌,若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
[0056] 实施例4
[0057] 本发明通过CVD在Si衬底上制备石墨烯,通过磁控溅射在石墨烯衬底上制备了Cu3N薄膜,利用SEM对样品进行电子束曝光,最终形成纳米多孔铜结构,从而完成SERS基底的制备。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底置于CVD中,通甲烷,高温沉积石墨烯。之后将沉积有石墨烯的衬底放置在磁控溅射设备样品架上,样品架与靶表面平行并且相距55mm,当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为40sccm的混合气体,且混合气体氮气和氩气的流量比为20:1;打开射频源,预热5分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为50W直至起辉,调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面。旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜20min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2~3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在200nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;所述的电子束曝光的能量为5Kev,电子束曝光的时间为15min。曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌,若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
[0058] 实施例5
[0059] 本发明通过CVD在Si衬底上制备石墨烯,通过磁控溅射在石墨烯衬底上制备了Cu3N薄膜,利用SEM对样品进行电子束曝光,最终形成纳米多孔铜结构,从而完成SERS基底的制备。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底置于CVD中,通甲烷,高温沉积石墨烯。之后将沉积有石墨烯的衬底放置在磁控溅射设备样品架上,样品架与靶表面平行并且相距55mm,当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为30sccm的混合气体,且混合气体氮气和氩气的流量比为10:1;打开射频源,预热10分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为
150W直至起辉,调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面。旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜5min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2~3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在600nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;所述的电子束曝光的能量为10Kev,电子束曝光的时间为30min。曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌,若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
[0060] 实施例6
[0061] 本发明通过CVD在Si衬底上制备石墨烯,通过磁控溅射在石墨烯衬底上制备了Cu3N薄膜,利用SEM对样品进行电子束曝光,最终形成纳米多孔铜结构,从而完成SERS基底的制备。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底置于CVD中,通甲烷,高温沉积石墨烯。之后将沉积有石墨烯的衬底放置在磁控溅射设备样品架上,样品架与靶表面平行并且相距55mm,当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为40sccm的混合气体,且混合气体氮气和氩气的流量比为5:1;打开射频源,预热8分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为100W直至起辉,调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面。旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜30min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2~3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在1000nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;
所述的电子束曝光的能量为15Kev,电子束曝光的时间为35min。曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌,若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
[0062] 如图1所示,在电子束曝光的作用下,Cu3N薄膜改变分解成Cu和N2,改变电子束斑大小,可改变曝光区域的尺寸。增加曝光时间至30min,Cu3N薄膜在曝光区域形成了纳米多孔铜结构,如图2所示。纳米多孔铜结构实现了拉曼增强的效果,如图3所示。

附图说明

[0027] 图1经不同尺寸电子束斑曝光,曝光后Cu3N薄膜的SEM图,曝光时间3min。
[0028] 图2Cu3N薄膜曝光后形成的多孔纳米铜结构,曝光时间30min。
[0029] 图3表面增强Raman散射光谱及对应位置的SEM形貌。
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