(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210394573.1 (22)申请日 2022.04.14 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 胡欢　吴少雄　田丰　 (74)专利代理 机构 北京方圆嘉 禾知识产权代理 有限公司 1 1385 专利代理师 朱玲艳 (51)Int.Cl. B81C 1/00(2006.01) B81B 1/00(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01N 21/35(2014.01) B82Y 40/00(2011.01)B82Y 15/00(2011.01) (54)发明名称 一种表面增强红外吸收衬底及其制备方法 (57)摘要 本发明提供了一种表面增强红外吸收衬底 及其制备方法， 属于功能材料技术领域。 本发明 利用模板微球光刻加等离子体刻蚀的方式， 能够 简单、 低成本、 大面积的制备表面增强红外吸收 (SEIRA)衬底， 且制备得到的SEIRA衬底中柱 体阵 列周期性好， 保证SEIRA衬底具有较高的增强效 率， 解决了现有技术中SEIRA衬底无法兼顾低成 本和高增强效率的问题。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 114804010 A 2022.07.29 CN 114804010 A 1.一种表面增强红外吸 收衬底的制备 方法， 包括以下步骤： 在衬底的单面密 铺单层模板微球， 得到单层模板微球层 ‑衬底制件； 将所述单层模板微球层 ‑衬底制件进行反应等离子体刻蚀， 使所述模板微球的直径减 小， 在衬底的单面形成单层减直径模板微球， 得到单层减直径模板微球层 ‑衬底制件； 将所述单层减直径模板微球层 ‑衬底制件中的衬底进行感应耦合等离子体刻蚀， 在所 述衬底的单面形成柱体阵列， 且所述柱体阵列中柱体的顶端保留有所述减直径模板微球， 得到单层减直径模板微球层 ‑柱体阵列 ‑衬底制件； 将所述单层减直径模板微球层 ‑柱体阵列 ‑衬底制件中减直径模板微球去除， 得到柱体 阵列‑衬底制件； 在所述柱体阵列 ‑衬底制件具有柱体阵列的表面沉积金属层， 得到表面增强红外吸收 衬底。 2.根据权利要求1所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述模板微球的直径为15 0nm～3 μm。 3.根据权利要求1或2所述的制备方法， 其特征在于， 所述减直径模板微球的直径比模 板微球的直径小10～ 200nm。 4.根据权利要求3所述的制备方法， 其特征在于， 所述反应等离子体刻蚀的时间为10～ 120s。 5.根据权利要求3所述的制备方法， 其特征在于， 所述柱体的高度为0.1～1μm， 直径为 140nm～2.8 μm； 相邻柱体之间的距离为模板微球直径的减少量。 6.根据权利要求5所述的制备方法， 其特征在于， 所述感应耦合等离子体刻蚀的时间为 20s～3mi n。 7.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述减直径模板微球去除的方式包括 机械剥离法或化学刻蚀法。 8.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述金属层包括叠层设置的粘附层以 及功能层， 所述粘附层设置在所述柱体阵列 ‑衬底制件与 功能层之 间； 所述粘附层的材质包 括钛或铬， 所述功能层的材质包括金、 铝、 银、 铂或铜。 9.根据权利要求8所述的制备方法， 其特征在于， 所述粘附层的厚度为1～5nm， 所述功 能层的厚度为15～ 200nm。 10.权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的表面增强红外吸收衬底， 包括衬底、 柱体阵列以及金属层， 所述柱体阵列设置在所述衬底的单面， 所述柱体阵列由周期性分布 的多个柱体形成， 所述金属层设置在所述柱体的上表面以及柱体之间裸露的衬底 表面。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114804010 A 2一种表面增强红外吸收衬底及其制备方 法 技术领域 [0001]本发明涉及功能材料技术领域， 尤其涉及 一种表面增强红外吸收衬底及其制备方 法。 背景技术 [0002]红外吸收光谱是表征物质化学键组成的重要手段。 由于不同的化学键具有不同的 固有振动频率， 因此物质在与 红外光发生相互作用的过程中会吸收某一固定频率的光， 在 对物质进行红外光谱表征时， 就能够通过吸收峰的位置分析出该物质的化学键组成。 由于 物质分子的尺寸(纳米级)远小于红外光的波长(微米级)， 当物质的含量很低时， 红外吸收 光谱通常很弱， 甚至无法检测到吸 收光谱。 [0003]表面增强红外吸收(SEIRA)光谱技术是利用纳 米金属结构的衬底产生的等离激元 效应， 将红外光场压缩到纳米尺度， 这样能够增大光场强度， 增强红外光与 物质分子的相互 作用， 从而 能够极大的提升物质的检测极限。 SEIRA衬底的增强倍数与纳米结构的组成、 周 期性等都有关系。 通常对于同样的纳米结构组成而言， 纳米结构的周期性越好， 增强的效率 越高， 所需要的成本也越高， 而制备随机 分布的纳米结构具有成本低的优势， 但增强效率较 小。 现有的SEIRA衬底通常利用化学刻蚀或激光光刻的方法制备， 其中， 化学刻蚀法 的成本 较低， 但是SEIRA衬底的增强效率也较低(CN103710686A或CN108559981A)； 而激光光刻法 (Large‑Area Antenna ‑Assisted  SEIRA Substrates  by Laser Interference   Lithography,Shahin  Bagheri,Harald  Giessen,Frank  Neubrech,2,11,2014,1050 ‑1056) 制备的SEIRA衬底， 具有周期性好、 增强效率高的优势， 但是成本高、 速度慢。 因此， 如何兼顾 SEIRA衬底的高增强效率与低成本， 是目前亟需解决的技 术问题。 发明内容 [0004]本发明的目的在于提供一种表面增强红外吸收衬底及其制备方法， 本发明提供的 方法成本低， 且制备 得到的表面增强红外吸 收衬底增强效率高。 [0005]为了实现上述发明目的， 本发明提供以下技 术方案： [0006]本发明提供了一种表面增强红外吸 收衬底的制备 方法， 包括以下步骤： [0007]在衬底的单面密 铺单层模板微球， 得到单层模板微球层 ‑衬底制件； [0008]将所述单层模板微球层 ‑衬底制件进行反应等离子体刻蚀， 使所述模板微球 的直 径减小， 在衬底的单面形成单层减直径模板微球， 得到单层减直径模板微球层 ‑衬底制件； [0009]将所述单层减直径模板微球层 ‑衬底制件进行感应耦合等离子体刻蚀， 在所述衬 底的单面形成柱体阵列， 且所述柱体阵列中柱体的顶端保留有所述减直径模板微球， 得到 单层减直径模板微球层 ‑柱体阵列 ‑衬底制件； [0010]将所述单层减直径模板微球层 ‑柱体阵列 ‑衬底制件中减直径模板微球去除， 得到 柱体阵列 ‑衬底制件； [0011]在所述柱体阵列 ‑衬底制件具有柱体阵列的表面沉积金属层， 得到表面增强红外说　明　书 1/6 页 3 CN 114804010 A 3