JP7226344B2 - Manufacturing method of substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy - Google Patents

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    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65Raman scattering

Description

本発明は、表面増強ラマン分光(Surface Enhanced Raman Spectroscopy:以下では、単にSERSと称する)法用基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a substrate for Surface Enhanced Raman Spectroscopy (hereinbelow simply referred to as SERS).

従来より、基板の表面上にナノオーダーの凹凸部が形成されたSERS法用基板が提案されている。例えば、非特許文献1には、シリコン基板にレーザビームを照射して凹凸部の基礎となる基礎部分を構成し、その後に、基礎部分に難酸化金属であるAg(銀)をコーティングして活性層を形成することでSERS法用基板を形成することが提案されている。 Conventionally, there has been proposed a substrate for the SERS method in which nano-order irregularities are formed on the surface of the substrate. For example, in Non-Patent Document 1, a silicon substrate is irradiated with a laser beam to form a base portion that is the base of the uneven portion, and then the base portion is coated with Ag (silver), which is a difficult-to-oxidize metal, to activate it. It has been proposed to form a substrate for the SERS process by forming layers.

このようなSERS法用基板を用いて分析対象物の物質を特定する場合には、まず、SERS法用基板のうちの凹凸部が形成された部分に分析対象物を付着させる。そして、この状態で分析対象物にレーザビームを照射する。この際、レーザビームで誘起されたプラズモン共鳴により発生した微細構造間(すなわち、ギャップ)中またはその近傍の強電場に分析対象物が存在することにより、本来微弱なSERSスペクトルが増強される。このため、増強されたSERSスペクトルを取得することにより、分析対象物が特定される。 When specifying the substance of the analysis object using such a substrate for SERS method, first, the object to be analyzed is attached to the portion of the substrate for SERS method where the concave and convex portions are formed. Then, in this state, the object to be analyzed is irradiated with a laser beam. Here, the presence of the analyte in a strong electric field in or near the microstructures (i.e., gaps) generated by the laser beam-induced plasmon resonance enhances the inherently weak SERS spectrum. Therefore, the analyte is identified by acquiring an enhanced SERS spectrum.

Jing Yang, Jiabao Li, Zheren Du, Qihuang Gong, Jinghua Teng, Minghui Hong、Laser Hybrid Micro/nano-structuring of Si Surfaces in Air and its Applications for SERS Detection、Scientific Reports volume 4, Article number:6657、2014Jing Yang, Jiabao Li, Zheren Du, Qihuang Gong, Jinghua Teng, Minghui Hong, Laser Hybrid Micro/nano-structuring of Si Surfaces in Air and its Applications for SERS Detection, Scientific Reports volume 4, Article number:6657, 2014

ところで、現状では、さらに感度の向上を図ることができるSERS法用基板が望まれている。 By the way, at present, there is a demand for a substrate for the SERS method that can further improve the sensitivity.

本発明は上記点に鑑み、感度の向上を図ることのできるSERS法用基板の製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a substrate for the SERS method, which can improve the sensitivity.

上記目的を達成するための請求項1および3では、一面(10a)側に凹凸部(20)が形成された被加工物(10)を備え、凹凸部は、凹凸構造を構成する基礎部分(22a)と、基礎部分の表面に形成された活性層(22b)と、を有し、基礎部分は、易酸化金属を主成分とする材料を含んで構成され、活性層は、易酸化金属よりも酸化し難い難酸化金属を主成分とする材料で構成されているSERS法用基板の製造方法であって、一面を有する被加工物を用意することと、一面に、基礎部分を形成することと、基礎部分の表面に活性層を形成することと、を行って、凹凸部を形成することと、を行い、基礎部分を形成することでは、レーザビーム(L)を被加工物に照射して当該被加工物の一部を飛散させて堆積させることで基礎部分を形成し、被加工物を用意することでは、レーザビームが照射されることで飛散する部分において、易酸化金属を主成分とする材料で構成される第1金属層(11)と、難酸化金属を主成分とする材料で構成される第2金属層(12)とが積層されて配置されたものを用意し、凹凸部を形成することでは、レーザビームを被加工物に照射することにより、第1金属層および第2金属層を飛散させて基礎部分および活性層を同一の工程で形成する。
請求項3では、基礎部分を形成することでは、レーザビームとしてのパルスレーザを被加工物に照射する。
In claims 1 and 3 for achieving the above object, the workpiece (10) is provided with an uneven portion (20) formed on one surface (10a) side, and the uneven portion is a base portion ( 22a) and an active layer (22b) formed on the surface of the base portion, wherein the base portion includes a material containing an easily oxidizable metal as a main component, and the active layer is composed of an easily oxidizable metal. A method for manufacturing a substrate for SERS method composed of a material mainly composed of a difficult-to-oxidize metal that is difficult to oxidize, comprising preparing a workpiece having one surface, and forming a base portion on the one surface. forming an active layer on the surface of the base portion; By forming a base portion by scattering and depositing a part of the workpiece with a laser beam and preparing the workpiece , the easily oxidizable metal is the main component and a second metal layer (12) composed of a material containing a hard-to-oxidize metal as a main component are laminated and arranged, and the unevenness is formed. In forming the part, the base part and the active layer are formed in the same step by irradiating the workpiece with a laser beam to scatter the first metal layer and the second metal layer.
In claim 3, forming the base portion irradiates the workpiece with a pulsed laser as a laser beam.

これによれば、基礎部分が易酸化金属を主成分とする材料を含んで構成されたSERS法用基板を製造できる。このため、感度の向上を図ることができるSERS法用基板を製造できる。 According to this, it is possible to manufacture a substrate for the SERS method in which the base portion includes a material containing an easily oxidizable metal as a main component. Therefore, it is possible to manufacture a substrate for the SERS method that can improve the sensitivity.

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 It should be noted that the reference numerals in parentheses attached to each component etc. indicate an example of the correspondence relationship between the component etc. and specific components etc. described in the embodiments described later.

第1実施形態におけるSERS法用基板の断面図である。1 is a cross-sectional view of a substrate for SERS method in the first embodiment; FIG. 図1中の領域IIの拡大図である。2 is an enlarged view of region II in FIG. 1; FIG. 図2中の領域IIIの拡大図である。3 is an enlarged view of region III in FIG. 2; FIG. 第1実施形態におけるSERS法用基板を用いて分析対処物を分析した際のSERSスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the SERS spectrum at the time of analyzing an analysis object using the board|substrate for SERS methods in 1st Embodiment. 図1に示すSERS法用基板の製造工程の断面図である。1. It is sectional drawing of the manufacturing process of the board|substrate for SERS method shown in FIG. 図5Aに続くSERS法用基板の製造工程の断面図である。FIG. 5B is a cross-sectional view of the manufacturing process of the substrate for the SERS method following FIG. 5A; 図5Bに対応する平面図である。FIG. 5C is a plan view corresponding to FIG. 5B; 第2実施形態におけるSERS法用基板の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a substrate for SERS method in a second embodiment; 図7に示すSERS法用基板の平面図である。FIG. 8 is a plan view of the substrate for the SERS method shown in FIG. 7; 第3実施形態におけるSERS法用基板の製造工程の断面図である。It is sectional drawing of the manufacturing process of the board|substrate for SERS method in 3rd Embodiment. 図9Aに続くSERS法用基板の製造工程の断面図である。FIG. 9B is a cross-sectional view of the manufacturing process of the substrate for the SERS method following FIG. 9A; 第3実施形態の変形例におけるSERS法用基板の製造工程の断面図である。It is sectional drawing of the manufacturing process of the board|substrate for SERS method in the modification of 3rd Embodiment. 図10Aに続くSERS法用基板の製造工程の断面図である。10B is a cross-sectional view of the manufacturing process of the substrate for the SERS method following FIG. 10A; FIG. 第4実施形態におけるSERS法用基板の斜視図である。It is a perspective view of the board|substrate for SERS method in 4th Embodiment. 第5実施形態における固定治具の断面図である。It is a sectional view of a fixture in a 5th embodiment.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each of the following embodiments, portions that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.

(第1実施形態)
第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図1に示されるように、本実施形態のSERS法用基板1は、一面10aを有する基板10を備え、一面10aにナノサイズの凹凸を有する凹凸部20が形成されることで構成されている。なお、本実施形態では、基板10が被加工物に相当している。
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the substrate 1 for the SERS method of the present embodiment includes a substrate 10 having one surface 10a, and is configured by forming an uneven portion 20 having nano-sized unevenness on the one surface 10a. . In addition, in this embodiment, the board|substrate 10 corresponds to a to-be-processed object.

本実施形態では、凹凸部20は、図2に示されるように、マイクロオーダーの第1凹凸21と、第1凹凸21の表面および周囲に形成されたナノオーダーの第2凹凸22(すなわち、ナノ凹凸)とを有する構成とされている。第1凹凸21は、後述するように、レーザビームを照射することによって構成されるレーザ照射痕で構成される。第2凹凸22は、後述するように、レーザビームを照射することによって飛散すると共にその後に堆積した基板粒子を含んで構成される。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the uneven portion 20 includes first micro-order unevenness 21 and nano-order second unevenness 22 (that is, nano-order unevenness) formed on the surface of and around the first unevenness 21 . unevenness). As will be described later, the first unevenness 21 is composed of laser irradiation traces formed by irradiating a laser beam. As will be described later, the second unevenness 22 includes substrate particles that are scattered by laser beam irradiation and subsequently deposited.

第2凹凸22は、さらに詳しくは、図3に示されるように、第2凹凸22の凸部を形作る基礎部分22aと、基礎部分22aの表面上に配置された活性層22bとを有する構成とされている。なお、図3中では、活性層22bは、基礎部分22aの表面のうちの先端にのみ形成されている図を示しているが、基礎部分22aの表面の全体に形成されていてもよいし、側面のみに形成されていてもよい。また、図3は、後述の製造方法によって形成された凹凸部20の走査型電子顕微鏡(すなわち、SEM)写真に基づいた模式図である。 More specifically, as shown in FIG. 3, the second unevenness 22 has a base portion 22a forming the convex portion of the second unevenness 22 and an active layer 22b disposed on the surface of the base portion 22a. It is In FIG. 3, the active layer 22b is formed only on the tip of the surface of the base portion 22a, but it may be formed on the entire surface of the base portion 22a. It may be formed only on the side surface. Also, FIG. 3 is a schematic diagram based on a scanning electron microscope (that is, SEM) photograph of the concavo-convex portion 20 formed by the manufacturing method described below.

そして、本実施形態の凹凸部20は、全ての部分が金属材料を含んで構成されている。具体的には、基礎部分22aは、酸化し易い易酸化金属を含む構成とされ、活性層22bは、基礎部分22aよりも酸化し難い難酸化金属を含む構成とされている。本実施形態では、基礎部分22aは、易酸化金属として、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Al(アルミニウム)、Fe(鉄)等の酸化し易い金属の少なくとも1つを主成分として構成されている。活性層22bは、難酸化金属として、Au(金)、Ag(銀)、またはPt(白金)等の基礎部分22aよりも酸化し難い金属の少なくとも1つを主成分として構成されている。なお、本実施形態では、基板10の全体も易酸化金属で構成されている。 All of the uneven portions 20 of the present embodiment are configured to contain a metal material. Specifically, the base portion 22a is configured to contain an easily oxidizable metal, and the active layer 22b is configured to contain a difficult-to-oxidize metal that is more difficult to oxidize than the base portion 22a. In this embodiment, the base portion 22a is mainly composed of at least one easily oxidizable metal such as Ni (nickel), Cu (copper), Al (aluminum), Fe (iron), or the like. ing. The active layer 22b is mainly composed of at least one metal, such as Au (gold), Ag (silver), or Pt (platinum), which is more difficult to oxidize than the base portion 22a. In this embodiment, the entire substrate 10 is also made of an easily oxidizable metal.

以上が本実施形態におけるSERS法用基板1の構成である。このようなSERS法用基板1は、試料が液体に溶解された分析対象物を特定するのに利用される。具体的には、SERS法用基板1の凹凸部20に分析対象物を付着させてレーザビームを照射すると、レーザビームで誘起されたプラズモン共鳴により発生した微細構造間(すなわち、ギャップ)中またはその近傍の強電場に分析対象物が存在することにより、本来微弱なSERSスペクトルが増強される。このため、増強されたSERSスペクトルを取得することにより、分析対象物が特定される。例えば、図4に示されるように、分析対象物として、4、4-ビピリジンを超純水に溶解させた溶液を分析対象物とする場合には、4、4-ビピリジンに応じたピークを有するSERSスペクトルが得られる。なお、ここでは特に図示しないが、SERS法用基板1は、所定の固定治具に保持された状態で分析対象物が凹凸部20に塗布され、その後にレーザビームが照射される。 The above is the configuration of the substrate 1 for the SERS method in this embodiment. Such a SERS method substrate 1 is used to identify an analyte in which a sample is dissolved in a liquid. Specifically, when the object to be analyzed is attached to the concave-convex portion 20 of the substrate 1 for the SERS method and is irradiated with a laser beam, the microstructure (i.e., the gap) generated by the plasmon resonance induced by the laser beam is detected in or in the gap. The presence of the analyte in a strong nearby electric field enhances the inherently weak SERS spectrum. Therefore, the analyte is identified by acquiring an enhanced SERS spectrum. For example, as shown in FIG. 4, when the analyte is a solution of 4,4-bipyridine dissolved in ultrapure water, it has a peak corresponding to 4,4-bipyridine. A SERS spectrum is obtained. Although not shown here, the substrate 1 for the SERS method is held by a predetermined fixture, and the object to be analyzed is applied to the concave and convex portions 20, and then irradiated with a laser beam.

また、本実施形態のSERS法用基板1は、後述の製造方法によって製造される。そして、本実施形態のSERS法用基板1について発明者らが検討したところ、本実施形態のSERS法用基板1では、明確な理論については明らかではないが、図3に示されるように、第2凹凸22における基礎部分22aの間隔が10~20nm程度であり、基礎部分22aの幅が10~20nm程度となることが確認された。なお、ここでの基礎部分22aの間隔とは、突出方向先端側における隣合う基礎部分22aの間隔であり、基礎部分22aの幅とは、基礎部分22aにおける根本部分の太さのことである。 Further, the substrate 1 for the SERS method of this embodiment is manufactured by a manufacturing method described later. Then, when the inventors examined the SERS method substrate 1 of the present embodiment, the SERS method substrate 1 of the present embodiment did not have a clear theory, but as shown in FIG. It was confirmed that the distance between the base portions 22a of the two unevennesses 22 is about 10 to 20 nm, and the width of the base portions 22a is about 10 to 20 nm. Here, the interval between the base portions 22a is the interval between the adjacent base portions 22a on the leading end side in the projecting direction, and the width of the base portions 22a is the thickness of the root portion of the base portions 22a.

これに対し、従来のようにシリコン基板にレーザビームを照射することで基礎部分22aをシリコンで構成した場合、基礎部分の間隔は10~20nm程度と本実施形態と同程度となるものの、基礎部分の幅が100~150nm程度となることが知られている。このため、本実施形態のSERS法用基板1では、従来のSERS法用基板よりも基礎部分22aの間の空隙となる部分を密集して形成することができることになる。したがって、分析対象物を凹凸部20に付着させた際、分析対象物が配置され得る領域が多くなり、感度の向上を図ることができる。 On the other hand, when the base portion 22a is made of silicon by irradiating a silicon substrate with a laser beam as in the conventional art, the distance between the base portions is about 10 to 20 nm, which is about the same as in the present embodiment. is known to be about 100 to 150 nm. Therefore, in the SERS method substrate 1 of the present embodiment, it is possible to form the gaps between the base portions 22a more densely than in the conventional SERS method substrate. Therefore, when the object of analysis is attached to the concave-convex portion 20, the area in which the object of analysis can be placed increases, and the sensitivity can be improved.

以上が本実施形態におけるSERS法用基板1の構成である。次に、上記SERS法用基板1の製造方法について説明する。 The above is the configuration of the substrate 1 for the SERS method in this embodiment. Next, a method for manufacturing the substrate 1 for the SERS method will be described.

まず、図5Aに示されるように、基板10を用意する。本実施形態では、全体が易酸化金属で構成されている基板10を用意する。 First, as shown in FIG. 5A, a substrate 10 is prepared. In this embodiment, a substrate 10 entirely composed of an easily oxidizable metal is prepared.

次に、図5Bに示されるように、基板10の凹凸部構成領域20aに対してレーザビームLを照射することにより、基板粒子100を飛散させて堆積させることで第1凹凸21および第2凹凸22の基礎部分22aを形成する。 Next, as shown in FIG. 5B, by irradiating a laser beam L onto the uneven portion forming region 20a of the substrate 10, the substrate particles 100 are scattered and deposited to form the first uneven portion 21 and the second uneven portion. 22 forming a base portion 22a.

具体的には、本実施形態では、基板10に対し、レーザビームLとしてのパルスレーザを照射する。この場合、レーザ光源としては、例えば、Nd:YAG(ネオジム:イットリウム・アルミニウム・ガーネット)等を用意する。レーザ光源としてNd:YAGを用いた場合、レーザビームLは、波長が基本波長である1064nm、またはその高調波である533nm、または355nmとなる。また、レーザ光源としてNd:YAGを用いた場合、レーザビームLは、照射スポット径が5~300μm、エネルギー密度が1~100J/cm、パルス幅(すなわち、一つのスポットあたりの照射時間)は10~1000nsとなる。なお、これらの条件は1例であり、用途に応じて種々の条件が採用され得る。例えば、パルス幅は、フェトム秒であってもよいし、ピコ秒であってもよい。 Specifically, in this embodiment, the substrate 10 is irradiated with a pulse laser as the laser beam L. As shown in FIG. In this case, for example, Nd:YAG (neodymium: yttrium aluminum garnet) or the like is prepared as a laser light source. When Nd:YAG is used as the laser light source, the laser beam L has a wavelength of 1064 nm, which is the fundamental wavelength, or 533 nm or 355 nm, which is its harmonic. Further, when Nd:YAG is used as the laser light source, the laser beam L has an irradiation spot diameter of 5 to 300 μm, an energy density of 1 to 100 J/cm 2 , and a pulse width (that is, irradiation time per spot) of 10 to 1000 ns. These conditions are only examples, and various conditions can be adopted depending on the application. For example, the pulse width may be femtoseconds or picoseconds.

そして、図6に示されるように、基板10に対してレーザビームLを照射する際には、凹凸部構成領域20a内の各領域が図中の矢印Aに沿って順に照射されるように、レーザ光源および基板10を相対的に移動させて、レーザビームLを照射する。この場合、本実施形態では、レーザビームLとしてのパルスレーザを照射するため、レーザビームLの照射スポットSが重なり合うようにレーザビームLを照射する。 Then, as shown in FIG. 6, when irradiating the substrate 10 with the laser beam L, each region in the concavo-convex portion forming region 20a is sequentially irradiated along the arrow A in the drawing. The laser beam L is irradiated while the laser light source and the substrate 10 are relatively moved. In this case, in this embodiment, since a pulsed laser as the laser beam L is irradiated, the laser beam L is irradiated so that the irradiation spots S of the laser beam L overlap.

なお、凹凸部構成領域20a内の各領域が順に照射されるのであれば、レーザ光源および基板10が相対的に移動する構成とされていなくてもよい。例えば、レーザ光源側にミラーを配置し、当該ミラーを回転動作さることでレーザビームLを走査させる、いわゆるガルバノスキャナを用いてレーザビームLを照射するようにしてもよい。 It should be noted that the laser light source and the substrate 10 do not have to move relative to each other as long as each region in the concavo-convex portion forming region 20a is irradiated in order. For example, the laser beam L may be irradiated using a so-called galvanometer scanner in which a mirror is arranged on the laser light source side and the laser beam L is scanned by rotating the mirror.

そして、レーザビームLを基板10に照射することにより、基板10の一面10a側から基板粒子100を飛散させて堆積させることにより、第1凹凸21および第2凹凸22の基礎部分22aを形成する。この場合、第1凹凸21は、レーザビームLを照射することによって形成されるため、マイクロオーダーの凹凸となる。また、第2凹凸22の基礎部分22aは、飛散した基板粒子100が堆積することによって形成されるため、ナノオーダの凹凸となる。つまり、第2凹凸22の基礎部分22aは、詳しくは、複数の基板粒子100が積層されることによって構成されている。 Then, by irradiating the substrate 10 with the laser beam L, the substrate particles 100 are scattered and deposited from the one surface 10a side of the substrate 10, thereby forming the base portion 22a of the first unevenness 21 and the second unevenness 22. In this case, since the first irregularities 21 are formed by irradiating the laser beam L, they are micro-order irregularities. Moreover, since the base portion 22a of the second unevenness 22 is formed by accumulating the scattered substrate particles 100, it has nano-order unevenness. Specifically, the base portion 22a of the second unevenness 22 is formed by laminating a plurality of substrate particles 100 .

ここで、基板10の一面10a側をAuやAg等の難酸化金属のみで構成し、レーザビームLを照射して飛散する基板粒子100がAuやAg等の難酸化金属の粒子のみである場合、本発明者らの検討によれば、ナノオーダの第2凹凸22が形成され難いことが確認された。これは、難酸化金属が飛散して堆積した際、酸化することがないために堆積時に保有するエネルギーが大きくなり、再配列することによってナノオーダの凹凸を形成し難いためであると推定される。 Here, when the one surface 10a side of the substrate 10 is composed only of a hard-to-oxidize metal such as Au or Ag, and the substrate particles 100 scattered by irradiation with the laser beam L are only particles of a hard-to-oxidize metal such as Au or Ag. According to the studies of the present inventors, it was confirmed that the nano-order second unevenness 22 is difficult to form. It is presumed that this is because when the hard-to-oxidize metal scatters and deposits, it does not oxidize, so the energy retained during deposition increases, and rearrangement makes it difficult to form nano-order unevenness.

このため、本実施形態では、基板10が易酸化金属で構成されている。つまり、レーザビームLで飛散する部分が易酸化金属で構成されている。したがって、レーザビームLが照射されて飛散した際、酸化することで保有するエネルギーが小さくなり、堆積した際に再配列することが抑制される。これにより、上記のように、第2凹凸22の基礎部分22aが構成される。 Therefore, in this embodiment, the substrate 10 is made of an easily oxidizable metal. In other words, the portion that is scattered by the laser beam L is composed of the easily oxidizable metal. Therefore, when the laser beam L irradiates and scatters, the retained energy is reduced by oxidation, and rearrangement during deposition is suppressed. Thereby, the base portion 22a of the second unevenness 22 is formed as described above.

その後、特に図示しないが、スパッタリング法により、難酸化金属であるAuやAg等で構成される活性層22bを基礎部分22aの表面に形成する。これにより、図3に示されるように、基礎部分22aの表面上に、難酸化金属を主成分とする活性層22bが形成された第2凹凸22が形成され、図1に示されるSERS法用基板1が構成される。 After that, although not shown, the active layer 22b made of a hard-to-oxidize metal such as Au or Ag is formed on the surface of the base portion 22a by sputtering. As a result, as shown in FIG. 3, a second unevenness 22 having an active layer 22b mainly composed of a hard-to-oxidize metal is formed on the surface of the base portion 22a. A substrate 1 is constructed.

以上説明した本実施形態では、第2凹凸22における基礎部分22aを易酸化金属で構成しているため、第2凹凸22における基礎部分22aの間隔を10~20nm程度にできる。このため、基礎部分をシリコンで構成している従来のSERS法用基板と比較して、本実施形態のSERS法用基板1では、基礎部分22aの間の空隙となる部分を密集して形成することができる。したがって、分析対象物を凹凸部20に付着させた際、分析対象物が配置され得る領域が多くなり、感度の向上を図ることができる。 In the present embodiment described above, since the base portions 22a of the second unevenness 22 are made of an easily oxidizable metal, the interval between the base portions 22a of the second unevenness 22 can be set to about 10 to 20 nm. For this reason, in the SERS method substrate 1 of the present embodiment, the gaps between the base portions 22a are densely formed as compared with the conventional SERS substrate in which the base portion is made of silicon. be able to. Therefore, when the object of analysis is attached to the concave-convex portion 20, the area in which the object of analysis can be placed increases, and the sensitivity can be improved.

また、本実施形態では、スパッタリング法によって活性層22bを形成しているため、容易に活性層22bを形成できる。 Moreover, in the present embodiment, the active layer 22b is formed by the sputtering method, so that the active layer 22b can be easily formed.

さらに、本実施形態では、レーザビームLを照射する際にパルスレーザを照射している。このため、例えば、レーザビームLとしてCW(Continuous Wave)レーザを照射する場合と比較して、レーザビームLが照射される領域近傍の温度が高くなり過ぎることを抑制でき、好適に基礎部分22aを構成することができる。 Furthermore, in this embodiment, when the laser beam L is applied, a pulsed laser is applied. For this reason, for example, compared to the case of irradiating a CW (Continuous Wave) laser as the laser beam L, it is possible to suppress the temperature in the vicinity of the region irradiated with the laser beam L from becoming too high, and the base portion 22a is preferably Can be configured.

(第2実施形態)
第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、基板10に溝部を形成したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Second embodiment)
A second embodiment will be described. In this embodiment, grooves are formed in the substrate 10 in contrast to the first embodiment. Others are the same as those of the first embodiment, so description thereof is omitted here.

本実施形態では、図7および図8に示されるように、SERS法用基板1は、凹凸部20を囲むように、基板10に枠状の溝部30が形成されている。本実施形態では、溝部30が段差部に相当している。なお、図7は、図8中のVII-VII線に沿った断面に相当している。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8 , the SERS substrate 1 has a frame-shaped groove 30 formed in the substrate 10 so as to surround the uneven portion 20 . In this embodiment, the groove portion 30 corresponds to the stepped portion. Note that FIG. 7 corresponds to a cross section along line VII-VII in FIG.

このような溝部30は、例えば、溝部30を形成する領域に凹凸部20を構成するためのレーザビームLを複数回照射し、溝部30を凹凸部20の第1凹凸21における凹部よりも深くすることで構成される。また、このような溝部30は、例えば、エッチング等で形成される。 Such a groove 30 is formed by, for example, irradiating the region where the groove 30 is to be formed with the laser beam L for forming the uneven portion 20 a plurality of times to make the groove 30 deeper than the recesses in the first unevenness 21 of the uneven portion 20. It consists of Moreover, such a groove portion 30 is formed by etching or the like, for example.

これによれば、分析対象物を凹凸部20に付着させた際に当該分析対象物が溝部30によって面方向に広がることを抑制しつつ、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to this, it is possible to obtain the same effect as the above-described first embodiment while suppressing the spread of the analysis target in the planar direction by the groove 30 when the analysis target is adhered to the uneven part 20. .

(第3実施形態)
第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、凹凸部20の製造方法を変更したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described. In this embodiment, the manufacturing method of the uneven portion 20 is changed from that of the first embodiment. Others are the same as those of the first embodiment, so description thereof is omitted here.

本実施形態では、図9Aに示されるように、基板10を用意する際、一面10a側に易酸化金属で構成される第1金属層11と、難酸化金属で構成される第2金属層12とが積層された基板10を用意する。本実施形態では、第1金属層11上に第2金属層12が積層されたものを用意する。但し、第2金属層12上に第1金属層11が積層されていてもよい。 In this embodiment, as shown in FIG. 9A, when the substrate 10 is prepared, a first metal layer 11 made of an easily oxidizable metal and a second metal layer 12 made of a difficult-to-oxidize metal are formed on the one surface 10a side. is prepared. In this embodiment, the second metal layer 12 is laminated on the first metal layer 11 is prepared. However, the first metal layer 11 may be laminated on the second metal layer 12 .

そして、図9Bに示されるように、レーザビームLを照射して第1金属層11から第1粒子110を飛散させると共に第2金属層12から第2粒子120を飛散させる。なお、本実施形態では、レーザビームLは、一つの照射スポットSに照射した際に第1金属層11から第1粒子110が飛散すると共に、第2金属層12から第2粒子120が飛散するように、エネルギー密度等が調整されている。 Then, as shown in FIG. 9B, the laser beam L is irradiated to scatter the first particles 110 from the first metal layer 11 and to scatter the second particles 120 from the second metal layer 12 . In this embodiment, when one irradiation spot S is irradiated with the laser beam L, the first particles 110 are scattered from the first metal layer 11 and the second particles 120 are scattered from the second metal layer 12. The energy density, etc. are adjusted accordingly.

この場合、第1粒子110が堆積する前に第2粒子120が堆積した部分では、上記のように、保有するエネルギーが大きいために凹凸構造が形成されない。しかしながら、第1粒子110が堆積した部分では第2凹凸22の基礎部分22aが構成され、当該基礎部分22a上に第2粒子120が堆積することで活性層22bが構成される。つまり、本実施形態では、レーザビームLを基板10に照射することにより、基礎部分22aおよび活性層22bが同一工程で形成される。 In this case, the uneven structure is not formed in the portion where the second particles 120 are deposited before the first particles 110 are deposited, as described above, because the energy retained is large. However, the portion where the first particles 110 are deposited constitutes the base portion 22a of the second unevenness 22, and the deposition of the second particles 120 on the base portion 22a constitutes the active layer 22b. That is, in the present embodiment, by irradiating the substrate 10 with the laser beam L, the base portion 22a and the active layer 22b are formed in the same step.

なお、本実施形態では、第1粒子110および第2粒子120を同時に飛散させるため、基礎部分22aの内部に第2粒子120が含まれる構成となることもあり得るが、特に問題はない。 In the present embodiment, since the first particles 110 and the second particles 120 are scattered at the same time, the second particles 120 may be included inside the base portion 22a, but there is no particular problem.

以上説明した本実施形態では、第1金属層11と第2金属層12とが積層された基板10を用意し、当該基板10にレーザビームLを照射することで凹凸部20を構成している。このため、活性層22bを別工程であるスパッタリング法等で形成する必要がなくなり、製造工程の簡略化を図ることができる。 In the present embodiment described above, the substrate 10 having the first metal layer 11 and the second metal layer 12 laminated is prepared, and the substrate 10 is irradiated with the laser beam L to form the uneven portion 20. . Therefore, it is not necessary to form the active layer 22b by a separate process such as sputtering, and the manufacturing process can be simplified.

(第3実施形態の変形例)
第3実施形態の変形例について説明する。上記第3実施形態において、レーザビームLを次のように照射するようにしてもよい。すなわち、最初にレーザビームLを照射する場合には、図10Aに示されるように、第2金属層12から第2粒子120のみが飛散するようにする。そして、図10Bに示されるように、次にレーザビームLを照射する場合には、最初にレーザビームLを照射した部分と重複する(すなわち、照射スポットSが重複する)部分を有するようにレーザビームLを照射することにより、重複した部分で第1金属層11から第1粒子110を飛散せると共に、重複していない部分で第2金属層12から第2粒子120を飛散させるようにする。このようにしても、一度のレーザビームLの照射で基礎部分22aおよび活性層22bが形成されるため、製造工程の簡略化を図ることができる。
(Modified example of the third embodiment)
A modification of the third embodiment will be described. In the third embodiment, the laser beam L may be applied as follows. That is, when the laser beam L is first applied, only the second particles 120 are scattered from the second metal layer 12 as shown in FIG. 10A. Then, as shown in FIG. 10B, when the laser beam L is irradiated next, the laser beam is arranged so as to have a portion that overlaps with the portion irradiated with the laser beam L first (that is, the irradiation spot S overlaps). By irradiating the beam L, the first particles 110 are scattered from the first metal layer 11 in the overlapped portion, and the second particles 120 are scattered from the second metal layer 12 in the non-overlapping portion. Even in this case, since the base portion 22a and the active layer 22b are formed by one irradiation of the laser beam L, the manufacturing process can be simplified.

(第4実施形態)
第4実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、基板10に凹凸部20を複数形成したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment will be described. In this embodiment, a plurality of uneven portions 20 are formed on a substrate 10 in contrast to the first embodiment. Others are the same as those of the first embodiment, so description thereof is omitted here.

本実施形態では、図11に示されるように、SERS法用基板1は、基板10に複数の凹凸部20が形成された構成とされている。なお、各凹凸部20は、上記第1実施形態と同様に、それぞれ基礎部分22aと活性層22bとを有する第2凹凸22を備えた構成とされている。 In this embodiment, as shown in FIG. 11, the substrate 1 for the SERS method has a structure in which a plurality of uneven portions 20 are formed on the substrate 10 . Each uneven portion 20 has a second uneven portion 22 having a base portion 22a and an active layer 22b, as in the first embodiment.

そして、本実施形態では、各凹凸部20は、互いに第2凹凸22の構成が異なるように形成されている。具体的には、各凹凸部20は、第2凹凸22の高さや間隔等が異なるものとされている。なお、このような各凹凸部20は、上記のように基板10にレーザビームLを照射する際の条件を適宜変更することで構成される。 And in this embodiment, each uneven part 20 is formed so that the structure of the 2nd unevenness|corrugation 22 mutually differs. Specifically, each uneven portion 20 is different in height, interval, etc. of the second uneven portions 22 . Each uneven portion 20 is formed by appropriately changing the conditions for irradiating the substrate 10 with the laser beam L as described above.

以上説明した本実施形態では、複数の凹凸部20を有するため、各凹凸部20で分析対象物の特定を行うことができる。ここで、例えば、基板10に1つの凹凸部20のみが形成されている場合には、分析対象物毎に基板10を用意する必要があり、部品数が多くなって経済性が低下する要因となる。したがって、本実施形態のように基板10に複数の凹凸部20を形成することにより、基板10を有効利用することで経済性の向上を図ることができる。 Since the present embodiment described above has a plurality of concave-convex portions 20 , each concave-convex portion 20 can identify an object to be analyzed. Here, for example, when only one concave-convex portion 20 is formed on the substrate 10, it is necessary to prepare the substrate 10 for each object to be analyzed. Become. Therefore, by forming a plurality of concave-convex portions 20 on the substrate 10 as in the present embodiment, the substrate 10 can be effectively utilized, thereby improving economic efficiency.

そして、本実施形態では、各凹凸部20は、第2凹凸22の構成が異なるものとされている。また、SERS法の感度は、分析対象物と第2凹凸22の形状との関係によっても変化する。このため、各第2凹凸22の形状を異なるものとし、分析対象物を当該分析対象物の分析に適した第2凹凸22に塗布するようにすることにより、複数の分析対象物をより高感度で検出することができるようになる。 In this embodiment, each uneven portion 20 has a different configuration of the second uneven portion 22 . Moreover, the sensitivity of the SERS method also changes depending on the relationship between the analyte and the shape of the second unevenness 22 . For this reason, by making the shape of each second unevenness 22 different and applying the analyte to the second unevenness 22 suitable for the analysis of the analyte, a plurality of analytes can be detected with higher sensitivity. can be detected by

(第5実施形態)
第5実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、SERS法を行う際の固定治具の構成を規定したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment will be described. In contrast to the first embodiment, the present embodiment defines the configuration of the fixing jig when performing the SERS method. Others are the same as those of the first embodiment, so description thereof is omitted here.

上記のように、SERS法用基板1の凹凸部20に分析対象物を付着させてレーザビームLを照射する際、SERS法用基板1は、固定治具によって保持される。本実施形態では、図11に示されるように、固定治具40は、収容治具50と、押圧治具60とを有する構成とされている。 As described above, the SERS substrate 1 is held by a fixture when the object to be analyzed is adhered to the concave-convex portion 20 of the SERS substrate 1 and irradiated with the laser beam L. In this embodiment, as shown in FIG. 11, the fixing jig 40 is configured to have a housing jig 50 and a pressing jig 60 .

収容治具50は、SERS法用基板1が収容される収容凹部51が形成されている。なお、収容凹部51は、SERS法用基板1の外形よりも大きくされている。押圧治具60は、孔部61が形成された枠状とされており、収容凹部51の底面と対向する一面60aに複数の凸部62を有している。なお、複数の凸部62は、例えば、4個形成されており、互いに離間するように孔部61を中心として回転対称に配置されている。また、収容治具50および押圧治具60には、特に図示しないが、一対の嵌合部が形成されている。 The accommodation jig 50 is formed with an accommodation recess 51 in which the SERS substrate 1 is accommodated. The housing recess 51 is made larger than the outer shape of the substrate 1 for the SERS method. The pressing jig 60 has a frame shape with a hole portion 61 formed therein, and has a plurality of protrusions 62 on one surface 60 a facing the bottom surface of the housing recess portion 51 . In addition, the plurality of convex portions 62 are formed, for example, four pieces, and are arranged rotationally symmetrically about the hole portion 61 so as to be spaced apart from each other. Moreover, although not shown, a pair of fitting portions are formed in the housing jig 50 and the pressing jig 60 .

そして、押圧治具60は、収容治具50の収容凹部51内にSERS法用基板1が収容された状態で当該収容凹部51内に配置され、一対の嵌合部によって収容治具50に固定される。具体的には、押圧治具60は、孔部61から凹凸部20が露出すると共に、凸部62によってSERS法用基板1が押圧されて固定されるように、収容治具50に固定される。この際、複数の凸部62が離間して配置されているため、押圧治具60の一面60aとSERS法用基板1における基板10の一面10aと間のうちの凸部62が形成されていない部分では、隙間が構成される。また、収容治具50における収容凹部51は、SERS法用基板1の外形よりも大きくされているため、収容凹部51とSERS法用基板1との間にも隙間が構成されている。 The pressing jig 60 is arranged in the housing recess 51 of the housing jig 50 in a state in which the SERS substrate 1 is housed in the housing recess 51, and is fixed to the housing jig 50 by a pair of fitting portions. be done. Specifically, the pressing jig 60 is fixed to the housing jig 50 so that the uneven portion 20 is exposed from the hole portion 61 and the SERS method substrate 1 is pressed and fixed by the convex portion 62 . . At this time, since the plurality of protrusions 62 are arranged at intervals, the protrusions 62 are not formed between the one surface 60a of the pressing jig 60 and the one surface 10a of the substrate 10 of the substrate 1 for the SERS method. A gap is formed in the part. In addition, since the housing recess 51 in the housing jig 50 is larger than the outer shape of the SERS substrate 1 , a gap is also formed between the housing recess 51 and the SERS substrate 1 .

以上が本実施形態における固定治具40の基本的な構成である。そして、分析対象物70を特定する場合には、孔部61から凹凸部20に、分析対象物70を配置する。この場合、分析対象物70は、液体を含んで構成されており、凹凸部20に塗布されることで凹凸部20に配置される。 The above is the basic configuration of the fixing jig 40 in this embodiment. When specifying the analysis target 70 , the analysis target 70 is arranged from the hole 61 to the concave-convex portion 20 . In this case, the analysis target 70 contains a liquid, and is arranged on the uneven portion 20 by being applied to the uneven portion 20 .

ここで、凹凸部20に分析対象物70を塗布した際、分析対象物70が凹凸部20から当該凹凸部20の周囲にまで濡れ広がる可能性がある。また、上記のように、押圧治具60の一面60aとSERS法用基板1における基板10の一面10aと間には隙間が構成されており、収容凹部51とSERS法用基板1との間にも隙間が構成されている。このため、分析対象物70に含まれる液体(すなわち、溶液)と固定治具40との濡れ性が高い場合には、分析対象物70の濡れ広がりが促進されてしまい、凹凸部20から分析対象物70が無くなることが懸念される。 Here, when the analysis object 70 is applied to the uneven portion 20 , the analysis object 70 may wet and spread from the uneven portion 20 to the periphery of the uneven portion 20 . Further, as described above, a gap is formed between the one surface 60a of the pressing jig 60 and the one surface 10a of the substrate 10 of the SERS method substrate 1, and between the accommodation recess 51 and the SERS method substrate 1. There are also gaps. Therefore, when the wettability between the liquid (that is, the solution) contained in the analysis object 70 and the fixing jig 40 is high, the wetting and spreading of the analysis object 70 is promoted, and the analysis object is separated from the uneven portion 20 . There is concern that the object 70 will be lost.

したがって、本実施形態では、固定治具40のうちの分析対象物70が接触し得る部分は、SERS法用基板1よりも分析対象物70における液体との濡れ性(以下では、単に濡れ性ともいう)が小さくなるように構成されている。本実施形態では、収容治具50は、SERS法用基板1を収容する収容凹部51の壁面がSERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなるように構成されている。押圧治具60は、SERS法用基板1と対向する一面60aがSERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなるように構成されている。 Therefore, in the present embodiment, the portion of the fixing jig 40 that can be contacted by the analyte 70 has wettability with the liquid of the analyte 70 rather than the substrate 1 for the SERS method (hereinafter simply referred to as wettability). ) is configured to be small. In this embodiment, the accommodation jig 50 is configured such that the wall surface of the accommodation recess 51 that accommodates the SERS substrate 1 has lower wettability than the SERS substrate 1 . The pressing jig 60 is configured such that a surface 60 a facing the SERS substrate 1 has lower wettability than the SERS substrate 1 .

例えば、本実施形態では、分析対象物70における液体を水とする場合、収容治具50および押圧治具60は、全体がポリプロピレン、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン、テフロン等で構成される。 For example, in this embodiment, when water is used as the liquid in the object to be analyzed 70, the housing jig 50 and the pressing jig 60 are entirely made of polypropylene, polyethylene, polydimethylsiloxane, Teflon, or the like.

分析対象物70における液体をエタノール、アセトニトリル、酢酸エチル等の極性有機溶媒とする場合、収容治具50および押圧治具60は、全体がテフロン等で構成される。 When the liquid in the analyte 70 is a polar organic solvent such as ethanol, acetonitrile, or ethyl acetate, the housing jig 50 and the pressing jig 60 are entirely made of Teflon or the like.

分析対象物70における液体をトルエン、デカン等の非極性有機溶媒とする場合、収容治具50および押圧治具60は、全体がナイロン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド等で構成される。 When the liquid in the analyte 70 is a non-polar organic solvent such as toluene or decane, the housing jig 50 and the pressing jig 60 are entirely made of nylon, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, or the like.

以上説明した本実施形態では、固定治具40のうちの分析対象物70が接触し得る部分は、SERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなるように構成されている。このため、分析対象物70が固定治具40と接触しても濡れ広がることが抑制され、凹凸部20から分析対象物70が無くなるという不具合が発生することを抑制できる。 In the present embodiment described above, the portion of the fixing jig 40 that can come into contact with the object to be analyzed 70 is configured to have lower wettability than the substrate 1 for the SERS method. Therefore, even if the analysis target 70 comes into contact with the fixing jig 40 , it is suppressed that the analysis target 70 spreads out, and it is possible to suppress the problem that the analysis target 70 disappears from the concave-convex portion 20 .

なお、上記では、収容治具50および押圧治具60は、全体がSERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなるように構成されている例について説明した。しかしながら、収容治具50および押圧治具60は、分析対象物70が接触し得る部分の濡れ性が小さくなるように構成されていればよい。例えば、収容治具50は、SERS法用基板1を収容する収容凹部51の壁面がSERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなるように、当該壁面に濡れ性を低下させるコーティング膜が形成された構成とされていてもよい。押圧治具60は、SERS法用基板1と対向する一面60aがSERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなるように、当該一面60aに濡れ性を低下させるコーティング膜が形成された構成とされていてもよい。 In the above description, an example in which the housing jig 50 and the pressing jig 60 as a whole are configured to have lower wettability than the substrate 1 for the SERS method has been described. However, the housing jig 50 and the pressing jig 60 need only be configured so that the wettability of the portion with which the object to be analyzed 70 can come into contact is low. For example, in the housing jig 50, a coating film that reduces wettability is formed on the wall surface of the housing recess 51 that houses the SERS substrate 1 so that the wettability of the wall surface of the housing recess 51 is lower than that of the SERS substrate 1. It may be configured as follows. The pressing jig 60 is configured such that a coating film that reduces wettability is formed on the surface 60a so that the surface 60a facing the substrate 1 for the SERS method has lower wettability than the substrate 1 for the SERS method. may be

さらに、収容治具50および押圧治具60は、少なくとも一部がSERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなる構成とされていればよい。例えば、押圧治具60の一面60aの一部のみがSERS法用基板1よりも濡れ性が小さくなる構成とされ、収容治具50は、SERS法用基板1よりも濡れ性が高くなる構成とされていてもよい。このような固定治具40としても、濡れ性が小さくなる部分で分析対象物70が濡れ広がることが抑制され、上記と同様の効果を得ることができる。 Furthermore, at least a part of the housing jig 50 and the pressing jig 60 may be configured to have lower wettability than the substrate 1 for the SERS method. For example, only a part of the one surface 60a of the pressing jig 60 is configured to have lower wettability than the substrate 1 for the SERS method, and the housing jig 50 is configured to have higher wettability than the substrate 1 for the SERS method. may have been Even with such a fixing jig 40, it is possible to suppress the spread of the analysis target 70 in a portion where the wettability is low, and to obtain the same effect as described above.

(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified within the scope of the claims.

例えば、上記各実施形態では、被加工物が基板10である例について説明したが、被加工物が別の部材であってもよい。例えば、測定媒体の流量等の物理量を検出する物理量センサは、流量を測定するセンシング部が測定媒体に晒されるように被実装部材に実装される。この場合、当該測定媒体に晒される部分の一部を被加工物とし、当該一部に凹凸部20を構成すると共に測定媒体を分析対象物とするようにしてもよい。 For example, in each of the above embodiments, an example in which the workpiece is the substrate 10 has been described, but the workpiece may be another member. For example, a physical quantity sensor that detects a physical quantity such as the flow rate of a measurement medium is mounted on the mounted member such that the sensing portion that measures the flow rate is exposed to the measurement medium. In this case, a portion of the portion exposed to the measurement medium may be the object to be processed, the uneven portion 20 may be formed on the portion, and the measurement medium may be the object to be analyzed.

また、上記各実施形態において、基板10に対してレーザビームLを照射する際、凹凸部構成領域20a内の全領域を照射するのではなく、レーザビームLを照射しない領域が存在していてもよい。例えば、基板10に対してレーザビームLを照射する際、互いの照射スポットSが重複しないようにしてもよい。すなわち、基板10に対してレーザビームLをドット状に照射するようにしてもよい。また、例えば、凹凸部構成領域20aにおいて、レーザビームLが照射されない複数の矩形状の領域が構成されるように、レーザビームLを直交する2方向に沿って照射するようにしてもよい。この場合、凹凸部20は、レーザビームLが照射されない領域に形成される第2凹凸22のみで構成されるようにしてもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, when the substrate 10 is irradiated with the laser beam L, the laser beam L does not irradiate the entire region in the concave-convex portion forming region 20a. good. For example, when irradiating the substrate 10 with the laser beam L, the irradiation spots S may not overlap each other. That is, the substrate 10 may be irradiated with the laser beam L in dots. Further, for example, the laser beam L may be irradiated along two orthogonal directions so that a plurality of rectangular regions to which the laser beam L is not irradiated are formed in the concave-convex portion forming region 20a. In this case, the concave-convex portion 20 may be composed only of the second concave-convex portion 22 formed in the region where the laser beam L is not irradiated.

また、上記第1、第2実施形態において、基板10は、全体が易酸化金属で構成されていなくてもよく、少なくともレーザビームLが照射されることで飛散する部分が易酸化金属で構成されていればよい。このため、基板10は、例えば、シリコン基板上に、易酸化金属で構成される金属層が積層された構成とされていてもよい。同様に、上記第3実施形態において、基板10は、シリコン基板上に、第1金属層11および第2金属層12が積層された構成とされていてもよい。 In the first and second embodiments described above, the substrate 10 may not be entirely made of an easily oxidizable metal, and at least a portion that scatters when irradiated with the laser beam L is made of an easily oxidizable metal. It is good if there is For this reason, the substrate 10 may have, for example, a structure in which a metal layer made of an easily oxidizable metal is laminated on a silicon substrate. Similarly, in the above third embodiment, the substrate 10 may have a configuration in which a first metal layer 11 and a second metal layer 12 are laminated on a silicon substrate.

そして、上記第1、第2実施形態において、活性層22bは、スパッタ法ではなく、AuまたはAgのナノ粒子を含む溶液を基礎部分22aに塗布することによって形成するようにしてもよい。これによれば、基礎部分22aのみに活性層22bを形成し易くなり、材料の削減を図ることができる。 In the first and second embodiments described above, the active layer 22b may be formed by applying a solution containing Au or Ag nanoparticles to the base portion 22a instead of the sputtering method. According to this, it becomes easy to form the active layer 22b only on the base portion 22a, and the material can be reduced.

さらに、上記第2実施形態において、段差部としての溝部30を形成するのではなく、段差部としての凸部を形成するようにしてもよい。 Further, in the above-described second embodiment, instead of forming the groove portion 30 as the stepped portion, a convex portion may be formed as the stepped portion.

10 基板(被加工物)
10a 一面
20 凹凸部
22a 基礎部分
22b 活性層
10 substrate (workpiece)
10a One surface 20 Concavo-convex portion 22a Base portion 22b Active layer

Claims (5)

一面(10a)側に凹凸部(20)が形成された被加工物(10)を備え、
前記凹凸部は、凹凸構造を構成する基礎部分(22a)と、前記基礎部分の表面に形成された活性層(22b)と、を有し、
前記基礎部分は、易酸化金属を主成分とする材料を含んで構成され、
前記活性層は、前記易酸化金属よりも酸化し難い難酸化金属を主成分とする材料で構成されている表面増強ラマン分光法用基板の製造方法であって、
前記一面を有する前記被加工物を用意することと、
前記一面に、前記基礎部分を形成することと、前記基礎部分の表面に前記活性層を形成することと、を行って、前記凹凸部を形成することと、を行い、
前記基礎部分を形成することでは、レーザビーム(L)を前記被加工物に照射して当該被加工物の一部を飛散させて堆積させることで前記基礎部分を形成し、
前記被加工物を用意することでは、前記レーザビームが照射されることで飛散する部分において、前記易酸化金属を主成分とする材料で構成される第1金属層(11)と、前記難酸化金属を主成分とする材料で構成される第2金属層(12)とが積層されて配置されたものを用意し、
前記凹凸部を形成することでは、前記レーザビームを前記被加工物に照射することにより、前記第1金属層および前記第2金属層を飛散させて前記基礎部分および前記活性層を同一の工程で形成する表面増強ラマン分光法用基板の製造方法。
A workpiece (10) having an uneven portion (20) formed on one surface (10a) side,
The uneven portion has a base portion (22a) forming an uneven structure and an active layer (22b) formed on the surface of the base portion,
The base portion is composed of a material containing an easily oxidizable metal as a main component,
A method for producing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy, wherein the active layer is made of a material mainly composed of a difficult-to-oxidize metal that is more difficult to oxidize than the easily-oxidizable metal,
providing the workpiece having the one surface;
forming the base portion on the one surface and forming the active layer on the surface of the base portion to form the uneven portion;
In forming the base portion, the base portion is formed by irradiating the work piece with a laser beam (L) to scatter and deposit a part of the work piece,
By preparing the workpiece , the first metal layer (11) made of a material containing the easily oxidizable metal as a main component and the difficult-to- preparing a second metal layer (12) composed of a material containing metal oxide as a main component and arranged in a laminated manner;
By forming the uneven portion, the first metal layer and the second metal layer are scattered by irradiating the workpiece with the laser beam to form the base portion and the active layer in the same process. A method for producing a substrate for forming surface-enhanced Raman spectroscopy.
前記基礎部分を形成することでは、前記レーザビームとしてのパルスレーザを前記被加工物に照射する請求項に記載の表面増強ラマン分光法用基板の製造方法。 2. The method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy according to claim 1 , wherein forming the base portion includes irradiating the workpiece with a pulse laser as the laser beam. 一面(10a)側に凹凸部(20)が形成された被加工物(10)を備え、
前記凹凸部は、凹凸構造を構成する基礎部分(22a)と、前記基礎部分の表面に形成された活性層(22b)と、を有し、
前記基礎部分は、易酸化金属を主成分とする材料を含んで構成され、
前記活性層は、前記易酸化金属よりも酸化し難い難酸化金属を主成分とする材料で構成されている表面増強ラマン分光法用基板の製造方法であって、
前記一面を有する前記被加工物を用意することと、
前記一面に、前記基礎部分を形成することと、前記基礎部分の表面に前記活性層を形成することと、を行って、前記凹凸部を形成することと、を行い、
前記基礎部分を形成することでは、レーザビーム(L)を前記被加工物に照射して当該被加工物の一部を飛散させて堆積させることで前記基礎部分を形成し、
前記被加工物を用意することでは、前記レーザビームが照射されることで飛散する部分に、少なくとも前記易酸化金属を主成分とする材料が存在している前記被加工物を用意し、
前記基礎部分を形成することでは、前記レーザビームとしてのパルスレーザを前記被加工物に照射する表面増強ラマン分光法用基板の製造方法。
A workpiece (10) having an uneven portion (20) formed on one surface (10a) side,
The uneven portion has a base portion (22a) forming an uneven structure and an active layer (22b) formed on the surface of the base portion,
The base portion is composed of a material containing an easily oxidizable metal as a main component,
A method for producing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy, wherein the active layer is made of a material mainly composed of a difficult-to-oxidize metal that is more difficult to oxidize than the easily-oxidizable metal,
providing the workpiece having the one surface;
forming the base portion on the one surface and forming the active layer on the surface of the base portion to form the uneven portion;
In forming the base portion, the base portion is formed by irradiating the work piece with a laser beam (L) to scatter and deposit a part of the work piece,
Preparing the workpiece includes preparing the workpiece in which at least a material containing the easily oxidizable metal as a main component is present in a portion that scatters when irradiated with the laser beam ,
The method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy , wherein forming the base portion includes irradiating the workpiece with a pulse laser as the laser beam .
前記活性層を形成することでは、スパッタリング法によって前記活性層を形成する請求項に記載の表面増強ラマン分光法用基板の製造方法。 4. The method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy according to claim 3 , wherein forming the active layer comprises forming the active layer by a sputtering method. 前記活性層を形成することでは、前記難酸化金属の粒子を含む溶液を前記基礎部分に塗布することによって前記活性層を形成する請求項に記載の表面増強ラマン分光法用基板の製造方法。 4. The method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy according to claim 3 , wherein forming the active layer includes applying a solution containing particles of the hard-to-oxidize metal to the base portion to form the active layer.
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