[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。