碳結(jié)構(gòu)表面金屬褶皺的制備及其在拉曼增強中的應(yīng)用.pdf

1、覆蓋在彈性基底表面的剛性薄膜在壓縮應(yīng)力作用下會發(fā)生屈曲，繼而生成薄膜褶皺，這一現(xiàn)象通常被認(rèn)為是影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效的不利因素。近年來，研究者提出利用這一力學(xué)現(xiàn)象可以制造多種多樣的表面結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了深入的研究。由此，本文提出將薄膜褶皺和微結(jié)構(gòu)結(jié)合，通過在微結(jié)構(gòu)表面生成納米褶皺來制造微納分級結(jié)構(gòu)。這種制造方法不需要昂貴的設(shè)備，并且具有較高的加工效率，可用于低成本、大批量的微納米結(jié)構(gòu)制造；而制備出的微納分級結(jié)構(gòu)，可以應(yīng)用在許多領(lǐng)域，比

2、如太陽能電池、表面增強拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering，SERS）基底等。本文的具體研究內(nèi)容如下：
　　首先，提出了利用褶皺現(xiàn)象制備微納分級結(jié)構(gòu)的工藝思路。采用SU-8負(fù)性光刻膠和AZ9260正性光刻膠，分別制備出直徑65μm的圓柱陣列和直徑20μm的半球陣列；隨后以此為結(jié)構(gòu)基底，通過磁控濺射在表面鍍10nm到1μm厚度范圍的鈦膜；再將樣品放置在還原性氣氛中按照特定溫度曲線在400℃到9

3、00℃的溫度范圍進(jìn)行熱解，使光刻膠微結(jié)構(gòu)受熱分解成碳并發(fā)生收縮，由此獲得具有表面納米褶皺的微納分級結(jié)構(gòu)。
　　其次，通過實驗證明了金屬薄膜褶皺的產(chǎn)生是發(fā)生在光刻膠熱解成碳的收縮過程中，且薄膜和基底保持了良好粘附狀態(tài)；利用傅立葉變換方法和原子力顯微鏡測量，分別定量表征了褶皺的寬度和深度信息；并研究了不同鈦膜厚度和熱解溫度對褶皺尺寸參數(shù)的影響。
　　最后，利用5nm厚度的鈦膜產(chǎn)生的納米褶皺為結(jié)構(gòu)模版，在其表面鍍膜50nm到600

4、nm厚度范圍的銀膜，作為SERS基底；隨后以羅丹明6G（Rhodamine6G，R6G）作為探針分子，進(jìn)行拉曼光譜測試：在面積為9mm2的SERS基底上滴加10μL濃度為10-7mol/L的R6G酒精溶液，其拉曼光譜各個峰值信號明顯。對比不同厚度銀膜下的褶皺結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)200nm厚度銀膜的SERS基底具有最好的增強效果：與銀膜平面基底對比，隨意選取的15個測量點的平均增強因子達(dá)106倍，最高峰值處的標(biāo)準(zhǔn)差為31.3％，該基底能檢測R6G的