KR20240071204A - 산화 억제층을 구비하는 표면증강라만산란 기판 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면증강라만산란 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 표면증강라만산란 기판은 기판, 기판 상에 형성되고 제1 금속 물질을 구비하는 하부 플라즈모닉층, 하부 플라즈모닉층 상에 형성되고, 제1 금속 물질에 기반하는 3차원 나노 구조체를 구비하는 상부 플라즈모닉층 및 기판, 하부 플라즈모닉층 및 상부 플라즈모닉층의 적층 구조체를 둘러싸도록 형성되고, 제2 금속 물질, 산화물 및 질화물 중 적어도 하나의 물질을 구비하는 산화 억제층을 포함한다.
Description
본 발명은 표면증강라만산란 기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산화 억제층을 적용하여 표면증강라만산란 기판에 구비된 금속 물질의 산화를 억제하는 기술적 사상에 관한 것이다.
라만 분광법은 분자의 진동 구조 또는 물질의 정성/정량 분석을 위한 연구에 적용되는 분석기법으로, 분석물질에 쏘아준 빛이 반사되면, 반사되는 빛의 세기를 주파수에 따른 스펙트럼을 통해 분석하여 해당 물질의 성분 및 구조 정보를 분석할 수 있다.
이와 같은 라만 분광법은 빠르고 정확하며 비파괴적 분석이 가능하기에 차세대 분석 기술로 대두되고 있으나, 기존의 라만 분광법은 분자의 낮은 라만 산란 확률 및 강한 형광의 발생 가능성으로 인해 분석하고자 하는 물질이 미량일 경우 분석하는데 어려움이 따른다는 문제가 있다.
이에, 낮은 신호 세기 문제를 해결하기 위하여 표면증강라만산란(Surface-Enhanced Raman Scattering; SERS) 효과를 이용하는 방법이 제시되었다.
표면증강라만산란은 표면에서 흡수 에너지에 의해 라만 스펙트럼의 세기를 현저히 향상시킬 수 있고, 이때 표면증강라만산란 규모의 척도로 사용되는 증강인자(Enhancement Factor; EF)는 보통 104 내지 108이며, 이는 기판 표면의 소재 및 나노구조 패턴을 통해 결정되므로 고감도 활성 기판을 제조하는 것이 표면증강라만산란 분석 기술의 핵심 과제로 대두되고 있다. 즉, 표면증강라만산란 기판의 분석 성능의 향상을 위해, 기판 표면의 소재 및 나노구조 패턴을 최적화하는 연구가 지속되고 있다.
구체적으로, 표면증강라만산란 기판은 초극미량의 물질 검출을 위해 민감도가 개선된 제품을 요구하고 있으며, 이에 따라 금(Au) 기반의 표면증강라만산란 기판 보다는 민감도 개선 특성이 높은 은(Ag) 기반의 표면증강라만산란 기판이 선호되고 있다.
그러나, 기존의 은(Ag) 기반의 표면증강라만산란 기판은 은(Ag) 표면에 산화 반응이 일어나 표면증강라만산란 성능이 약해지고 백그라운드 피크(Background Peak), 즉 노이즈 성분이 형성되어 정확한 분석이 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 신호 증강 효과가 높고, 우수한 신호 균일성 및 재현성을 가지는 고성능의 표면증강라만산란 기판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 산화 억제층을 적용하여 플라즈모닉층을 구성하는 금속 물질의 산화를 방지함으로써, 백그라운드 피크의 형성을 최소화할 수 있는 표면증강라만산란 기판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 보호층을 적용하여 플라즈모닉층을 구성하는 금속 물질의 산화를 방지함으로써, 백그라운드 피크의 형성을 최소화할 수 있는 표면증강라만산란 기판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 표면증강라만산란 기판은 기판, 기판 상에 형성되고 제1 금속 물질을 구비하는 하부 플라즈모닉층, 하부 플라즈모닉층 상에 형성되고, 제1 금속 물질에 기반하는 3차원 나노 구조체를 구비하는 상부 플라즈모닉층 및 기판, 하부 플라즈모닉층 및 상부 플라즈모닉층의 적층 구조체를 둘러싸도록 형성되고, 제2 금속 물질, 산화물 및 질화물 중 적어도 하나의 물질을 구비하는 산화 억제층을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 제1 금속 물질은 은(Ag)을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 제2 금속 물질은 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 산화물 및 질화물은 실리콘 질화물(Si3N4), 티타늄 질화물(TiN), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산 질화물(SiON), 알루미늄 산화물(Al2O3), 크롬 산화물(Cr2O3), 니켈 산화물(NiO2), 알루미늄 질화물(AlN), 티타늄 질화물(TiN) 및 티타늄 산화물(TiO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 산화 억제층은 2nm 내지 4nm의 두께로 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 3차원 나노 구조체는 제1 방향으로 형성된 복수의 제1 나노 구조체와 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 형성된 복수의 제2 나노 구조체가 서로 교차하는 나노 어레이 구조체일 수 있다.
일측에 따르면, 기판은 실리콘 웨이퍼 상에 금속 박막인 코팅된 기판일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 제조방법은 기판 상에 제1 금속물질을 구비하는 하부 플라즈모닉층을 형성하는 단계, 하부 플라즈모닉층 상에 제1 금속 물질에 기반하는 3차원 나노 구조체를 구비하는 상부 플라즈모닉층을 형성하는 단계 및 제2 금속 물질, 산화물 및 질화물 중 적어도 하나의 물질을 구비하는 산화 억제층을 기판, 하부 플라즈모닉층 및 상부 플라즈모닉층의 적층 구조체를 둘러싸도록 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 산화 억제층을 형성하는 단계는 2nm 내지 4nm의 두께의 산화 억제층을 적층 구조체를 둘러싸도록 형성할 수 있다.
일측에 따르면, 상부 플라즈모닉층을 형성하는 단계는 하부 플라즈모닉층 상에 제1 방향으로 복수의 제1 나노 구조체를 형성하는 단계 및 복수의 제1 나노 구조체 상에 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 복수의 제2 나노 구조체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 본 발명은 신호 증강 효과가 높고, 우수한 신호 균일성 및 재현성을 가지는 고성능의 표면증강라만산란 기판을 제공할 수 있다.
일실시예에 따르면, 본 발명은 산화 억제층을 적용하여 플라즈모닉층을 구성하는 금속 물질의 산화를 방지함으로써, 백그라운드 피크의 형성을 최소화할 수 있다.
일실시예에 따르면, 본 발명은 보호층을 적용하여 플라즈모닉층을 구성하는 금속 물질의 산화를 방지함으로써, 백그라운드 피크의 형성을 최소화할 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 일실시예에 따른 표면증강라만산란 기판을 설명하는 도면이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판을 설명하는 도면이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판을 설명하는 도면이다.
도 4는 제3 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판을 설명하는 도면이다.
도 5는 제4 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판을 설명하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6b는 제1 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판에 대한 백그라운드 피크의 측정 결과를 설명하는 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 제2 내지 제4 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판에 대한 백그라운드 피크의 측정 결과를 설명하는 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 제1 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 제2 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 제3 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 11a 내지 도 11c는 제4 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판을 설명하는 도면이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판을 설명하는 도면이다.
도 4는 제3 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판을 설명하는 도면이다.
도 5는 제4 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판을 설명하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6b는 제1 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판에 대한 백그라운드 피크의 측정 결과를 설명하는 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 제2 내지 제4 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판에 대한 백그라운드 피크의 측정 결과를 설명하는 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 제1 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 제2 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 제3 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 11a 내지 도 11c는 제4 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 제조방법을 설명하는 도면이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들면 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들면 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1a 내지 도 1d는 일실시예에 따른 표면증강라만산란 기판을 설명하는 도면이다.
도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 도면부호 100은 일실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 개략도를 도시한다.
또한, 도면부호 110 및 120은 각각 제1 금속 물질로 금(Au)을 사용하였을 때의 백그라운드 피크(Background Peak) 측정 결과 및 라만 시프트(Raman Shift) 측정 결과를 도시하고, 도면부호 130 및 140은 각각 제1 금속 물질로 은(Ag)을 사용하였을 때의 백그라운드 피크(Background Peak) 측정 결과 및 라만 시프트(Raman Shift) 측정 결과를 도시한다.
또한, 도면부호 150 내지 170은 제1 금속 물질로 은(Ag)을 사용하였을 때, 은(Ag)의 산화 진행에 따른 표면증강라만산란 기판의 백그라운드 피크의 변화를 도시한다.
구체적으로, 도면부호 150은 As-Dep 상태에서의 표면증강라만산란 기판의 백그라운드 피크의 측정 결과를 도시하고, 도면부호 160은 은(Ag)을 적용하고 30일이 경과한 표면증강라만산란 기판의 백그라운드 피크의 측정 결과를 도시하며, 도면부호 170은 은(Ag)을 적용하고 60일이 경과한 표면증강라만산란 기판의 백그라운드 피크의 측정 결과를 도시한다.
일실시예에 따른 표면증강라만산란 기판(100)은 신호 증강 효과가 높고, 우수한 신호 균일성 및 재현성을 구현할 수 있다.
또한, 표면증강라만산란 기판(100)은 보호층 및 산화 억제층 중 적어도 하나를 적용하여 플라즈모닉층을 구성하는 제1 금속 물질의 산화를 방지함으로써, 백그라운드 피크의 형성을 최소화할 수 있다.
구체적으로, 표면증강라만산란 기판(100)은 베이스 기판과, 베이스 기판 상에 형성되고 제1 금속 물질을 구비하는 하부 플라즈모닉층 및 하부 플라즈모닉층 상에 형성되고 제1 금속 물질에 기반하는 3차원 나노구조체를 구비하는 상부 플라즈모닉층으로 구성되는 적층 구조체로 형성될 수 있으며, 여기서 하부 플라즈모닉층 및 3차원 나노구조체를 포함하는 상부 플라즈모닉층은 표면플라즈몬공명 현상을 발생시킬 수 있다.
또한, 표면증강라만산란 기판(100)에는 분석물질이 도포될 수 있으며, 분석물질이 도포된 이후에 외부의 장치를 통해 조사된 레이저가 분석물질에 의해 산란된 빛, 즉 표면증강라만산란 측정을 통한 라만 신호를 이용하여 분석 물질을 검출할 수 있다.
예를 들면, 3차원 나노 구조체는 제1 방향으로 형성된 복수의 제1 나노 구조체와 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 형성된 복수의 제2 나노 구조체가 서로 교차하는 나노 어레이 구조체일 수 있다.
또한, 제1 나노 구조체 및 제2 나노 구조체는 도면부호 100의 (a)와 같은 나노 와이어(nano-wire)에 기초하여 형성되는 구조체 및 도면부호 100의 (b)와 같은 나노 입자(nano-particle)에 기초하여 형성되는 구조체 중 적어도 하나일 수 있다.
일측에 따르면, 복수의 제1 나노 구조체와 복수의 제2 나노 구조체는 서로 복수 회 적층되어 형성될 수 있다. 다시 말해, 상부 플라즈모닉층은 복수의 3차원 나노구조체가 서로 적층된 구조로 형성될 수 있다.
또한, 표면증강라만산란 기판(100)은 복수의 하부 플라즈모닉층과 복수의 상부 플라즈모닉층이 서로 적층된 구조로 형성될 수도 있다. 다시 말해, 표면증강라만산란 기판(100)은 '제1 하부 플라즈모닉층, 제1 상부 플라즈모닉층, 제2 하부 플라즈모닉층, 제2 상부 플라즈모닉층, ...'의 적층 구조체로 형성될 수도 있다.
플라즈모닉층을 구성하는 제1 금속물질은 금(Au) 및 은(Ag) 중 적어도 하나의 물질을 사용될 수 있다.
도면부호 110 내지 140에 따르면, 재료 측면에서 금(Au)은 내환경성 (내수분, 내습성, 내화학성 등)이 우수하지만 표면증강라만산란의 민감도가 떨어지는 단점을 가지고 있어 극미량 물질 분석에 한계가 있으며, 반면 은(Ag)은 금(Au) 보다 표면증강라만산란 성능이 향상(도면부호 140; 837 @ 1,360 cm-1 → 16,541 @ 1,360 cm-1) 되었으나, 내환경성이 취약하여 대기중에 짧은 시간 노출이 되어도 산화 반응이 일어나 쉽게 표면증강라만산란 성능이 약해지고 백그라운드 피크가 형성(도면부호 130; 542 @ 1,360 cm-1)되어 정확한 분석이 어렵다는 한계가 있다.
또한, 도면부호 150 내지 170에 따르면, 백그라운드 피크는 산화가 진행될수록 보다 샤프(sharp)한 특성을 보이며, 제작 초기에 비해 시간이 경과함에 따라서 피크가 높아지는 것을 확인할 수 있다.
이에, 표면증강라만산란 기판(100)은 표면증강라만산란 성능의 향상을 위해 제1 금속 물질로 은(Ag)을 사용하되, 은(Ag)의 산화를 감소시키기 위해 산화 억제층 또는 보호층을 적용할 수 있다.
일측에 따르면, 표면증강라만산란 기판(100)은 산화 억제층 또는 보호층을 모두 적용하여 은(Ag)의 산화 및 이에 따른 백그라운드 피크의 발생을 최소화할 수도 있다.
표면증강라만산란 기판(100)에 산화 억제층을 적용하는 예시는 이후 실시예 도 2를 통해 보다 구체적으로 설명하고, 보호층 기반의 복합 구조를 적용하는 예시는 이후 실시예 도 3 내지 도 5를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 제1 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판(200)은 기판(210), 하부 플라즈모닉층(220), 보호층(230) 및 상부 플라즈모닉층(240)의 적층 구조체를 형성하고, 적층 구조체를 둘러싸도록 산화 억제층(240)이 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 상부 플라즈모닉층(230)은 제1 방향으로 형성된 복수의 제1 나노 구조체(231)와 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 형성된 복수의 제2 나노 구조체(232)가 서로 교차하는 나노 어레이 구조체를 포함할 수 있다.
또한, 기판(210)은 실리콘 웨이퍼(211) 상에 금속 박막(212)이 코팅된 기판일 수 있으며, 바람직하게는 금속 박막(212)은 1nm 두께의 티타늄(Ti) 박막일 수 있다.
일실시예에 따른 하부 플라즈모닉층(220)과, 일실시예에 따른 상부 플라즈모닉층(230)을 구성하는 복수의 제1 나노 구조체(231) 및 복수의 제2 나노 구조체(232) 각각은 제1 금속물질을 구비할 수 있으며, 여기서 제1 금속 물질은 은(Ag)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 하부 플라즈모닉층(220)은 30nm 두께의 은(Ag) 금속층이고, 복수의 제1 나노 구조체(231) 및 복수의 제2 나노 구조체(232) 각각은 20nm 두께의 은(Ag) 금속층일 수 있다.
일실시예에 따른 산화 억제층(240)은 제2 금속 물질, 산화물 및 질화물 중 적어도 하나의 물질을 구비하고, 2nm 내지 4nm의 두께로 형성될 수 있다.
예를 들면, 제2 금속 물질은 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 산화물 및 질화물은 실리콘 질화물(Si3N4), 티타늄 질화물(TiN), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산 질화물(SiON), 알루미늄 산화물(Al2O3), 크롬 산화물(Cr2O3), 니켈 산화물(NiO2), 알루미늄 질화물(AlN), 티타늄 질화물(TiN) 및 티타늄 산화물(TiO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 산화 억제층(240)은 2nm 내지 4nm의 두께의 금(Au) 금속층 또는 2nm 내지 4nm의 두께의 실리콘 산화물(SiO2) 층일 수 있다.
도 3은 제2 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 제2 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판(300)은 기판(310), 하부 플라즈모닉층(320), 보호층(330) 및 상부 플라즈모닉층(340)이 적층되어 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 상부 플라즈모닉층(340)은 제1 방향으로 형성된 복수의 제1 나노 구조체(341)와 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 형성된 복수의 제2 나노 구조체(342)가 서로 교차하는 나노 어레이 구조체를 포함할 수 있다.
또한, 기판(310)은 실리콘 웨이퍼(311) 상에 금속 박막(312)이 코팅된 기판일 수 있으며, 바람직하게는 금속 박막(312)은 1nm 두께의 티타늄(Ti) 박막일 수 있다.
일실시예에 따른 하부 플라즈모닉층(320)은 제1 금속 물질을 구비할 수 있으며, 여기서 제1 금속 물질은 은(Ag)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 하부 플라즈모닉층(320)은 30nm 두께의 은(Ag) 금속층일 수 있다.
일실시예에 따른 보호층(330)은 제2 금속 물질, 산화물 및 질화물 중 적어도 하나의 물질을 구비할 수 있다.
예를 들면, 제2 금속 물질은 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 산화물 및 질화물은 실리콘 질화물(Si3N4), 티타늄 질화물(TiN), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산 질화물(SiON), 알루미늄 산화물(Al2O3), 크롬 산화물(Cr2O3), 니켈 산화물(NiO2), 알루미늄 질화물(AlN), 티타늄 질화물(TiN) 및 티타늄 산화물(TiO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 보호층(330)은 금(Au) 금속층일 수 있다.
일측에 따르면, 보호층(330)은 2nm 내지 10nm의 두께로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 보호층(330)은 10nm의 두께로 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 상부 플라즈모닉층(340)을 구성하는 복수의 제1 나노 구조체(341)와 복수의 제2 나노 구조체(342)는 16nm 내지 20nm의 두께로 형성될 수 있다. 바람직하게는 복수의 제1 나노 구조체(341)와 복수의 제2 나노 구조체(342)는 각각 20nm 두께로 형성될 수 있다.
도 4는 제3 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판을 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 제3 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판(400)은 기판(410), 하부 플라즈모닉층(420), 보호층(430) 및 상부 플라즈모닉층(440)이 적층되어 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 상부 플라즈모닉층(440)은 복수의 제1 나노 구조체(441), 복수의 제1 나노 구조체(441) 각각의 상부에 형성되는 제1 상부 보호층(441-1), 복수의 제2 나노 구조체(442) 및 복수의 제2 나노 구조체(442) 각각의 상부에 형성되는 제2 상부 보호층(442-1)가 적층되어 형성될 수 있다.
또한, 기판(410)은 실리콘 웨이퍼(411) 상에 금속 박막(412)이 코팅된 기판일 수 있다.
일측에 따르면, 하부 플라즈모닉층(420), 복수의 제1 나노 구조체(441) 및 복수의 제2 나노 구조체(442)는 제1 금속 물질을 구비할 수 있으며, 여기서 제1 금속 물질은 은(Ag)을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 제1 나노 구조체(441)와 복수의 제2 나노 구조체(442)는 16nm 내지 20nm의 두께로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 하부 플라즈모닉층(420)은 30nm 두께의 은(Ag) 금속층이고, 복수의 제1 나노 구조체(441) 및 복수의 제2 나노 구조체(442) 각각은 18nm 두께의 은(Ag) 금속층일 수 있다.
일실시예에 따른 보호층(430), 제1 상부 보호층(441-1) 및 제2 상부 보호층(442-1)은 제2 금속 물질, 산화물 및 질화물 중 적어도 하나의 물질을 구비하며, 2nm 내지 10nm의 두께로 형성될 수 있다.
예를 들면, 제2 금속 물질은 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 산화물 및 질화물은 실리콘 질화물(Si3N4), 티타늄 질화물(TiN), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산 질화물(SiON), 알루미늄 산화물(Al2O3), 크롬 산화물(Cr2O3), 니켈 산화물(NiO2), 알루미늄 질화물(AlN), 티타늄 질화물(TiN) 및 티타늄 산화물(TiO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 보호층(430)은 10nm 두께의 금(Au) 금속층이고, 제1 상부 보호층(441-1) 및 제2 상부 보호층(442-1)은 2nm 두께의 금(Au) 금속층일 수 있다.
도 5는 제4 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 제4 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판(500)은 기판(510), 하부 플라즈모닉층(520), 보호층(530) 및 상부 플라즈모닉층(540)이 적층되어 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 상부 플라즈모닉층(540)은 복수의 제1 나노 구조체(541), 복수의 제1 나노 구조체(541) 각각의 하부에 형성되는 제1 상부 보호층(541-1), 복수의 제1 나노 구조체(541) 각각의 상부에 형성되는 제2 상부 보호층(541-2), 복수의 제2 나노 구조체(542), 복수의 제2 나노 구조체(542) 각각의 하부에 형성되는 제3 상부 보호층(542-1) 및 복수의 제2 나노 구조체(542) 각각의 상부에 형성되는 제4 상부 보호층(542-2)이 적층되어 형성될 수 있다.
또한, 기판(510)은 실리콘 웨이퍼(511) 상에 금속 박막(512)이 코팅된 기판일 수 있다.
일측에 따르면, 하부 플라즈모닉층(520), 복수의 제1 나노 구조체(541) 및 복수의 제2 나노 구조체(542)는 제1 금속 물질을 구비할 수 있으며, 여기서 제1 금속 물질은 은(Ag)을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 제1 나노 구조체(541)와 복수의 제2 나노 구조체(542)는 16nm 내지 20nm의 두께로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 하부 플라즈모닉층(520)은 30nm 두께의 은(Ag) 금속층이고, 복수의 제1 나노 구조체(541) 및 복수의 제2 나노 구조체(542) 각각은 16nm 두께의 은(Ag) 금속층일 수 있다.
일실시예에 따른 보호층(530), 제1 상부 보호층(541-1), 제2 상부 보호층(541-1), 제3 상부 보호층(542-1) 및 제4 상부 보호층(542-2)는 제2 금속 물질, 산화물 및 질화물 중 적어도 하나의 물질을 구비하며, 2nm 내지 10nm의 두께로 형성될 수 있다.
예를 들면, 제2 금속 물질은 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 산화물 및 질화물은 실리콘 질화물(Si3N4), 티타늄 질화물(TiN), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산 질화물(SiON), 알루미늄 산화물(Al2O3), 크롬 산화물(Cr2O3), 니켈 산화물(NiO2), 알루미늄 질화물(AlN), 티타늄 질화물(TiN) 및 티타늄 산화물(TiO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는,
바람직하게는, 보호층(530)은 10nm 두께의 금(Au) 금속층이고, 제1 상부 보호층(541-1), 제2 상부 보호층(541-1), 제3 상부 보호층(542-1) 및 제4 상부 보호층(542-2)은 2nm 두께의 금(Au) 금속층일 수 있다.
도 6a 내지 도 6b는 제1 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판에 대한 백그라운드 피크의 측정 결과를 설명하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6b를 참조하면, 도면부호 610은 2nm 두께의 금(Ag) 금속층을 산화 억제층으로 구비하는 표면증강라만산란 기판의 백그라운드 피크의 측정 결과를 도시하고, 도면부호 620은 4nm 두께의 금(Ag) 금속층을 산화 억제층으로 구비하는 표면증강라만산란 기판의 백그라운드 피크의 측정 결과를 도시한다.
또한, 도면부호 630은 2nm 두께의 실리콘 산화물(SiO2) 층을 산화 억제층으로 구비하는 표면증강라만산란 기판의 백그라운드 피크의 측정 결과를 도시하고, 도면부호 640은 4nm 두께의 실리콘 산화물(SiO2) 층을 산화 억제층으로 구비하는 표면증강라만산란 기판의 백그라운드 피크의 측정 결과를 도시한다.
도면부호 610 내지 640에 따르면, 표면증강라만산란 기판은 산화 억제층으로 2nm 두께의 실리콘 산화물(SiO2) 층, 4nm 두께의 실리콘 산화물(SiO2) 층, 2nm 두께의 금(Ag) 금속층 및 4nm 두께의 금(Ag) 금속층을 적용하였을 때, 백그라운드 피크의 측정 결과가 각각 '74', '47', '5' 및 '4'로, 보호층을 구비하지 않은 은(Ag) 기반의 표면증강라만산란 기판(백그라운드 피크: 542) 보다 백그라운드 피크가 모두 효과적으로 감소된 것을 확인할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 제2 내지 제4 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판에 대한 백그라운드 피크의 측정 결과를 설명하는 도면이다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 도면부호 710은 제2 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 백그라운드 피크의 측정 결과를 도시하고, 도면부호 720은 제3 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 백그라운드 피크의 측정 결과를 도시하며, 도면부호 730은 제4 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 백그라운드 피크의 측정 결과를 도시한다.
여기서, 제2 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판은 30nm 두께의 은(Ag) 금속층(즉, 하부 플라즈모닉층) 및 10nm 두께의 금(Au) 금속층(즉, 보호층)을 적용하여 실험을 진행하였다.
또한, 제3 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판은 30nm 두께의 은(Ag) 금속층(즉, 하부 플라즈모닉층), 10nm 두께의 금(Au) 금속층(즉, 보호층), 18nm 두께의 은(Ag) 금속층(즉, 제1 나노 구조체 및 제2 나노 구조체), 2nm 두께의 금(Au) 금속층(즉, 제1 및 제2 상부 보호층)을 적용하여 실험을 진행하였다.
또한, 제4 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판은 30nm 두께의 은(Ag) 금속층(즉, 하부 플라즈모닉층), 10nm 두께의 금(Au) 금속층(즉, 보호층), 16nm 두께의 은(Ag) 금속층(즉, 제1 나노 구조체 및 제2 나노 구조체), 2nm 두께의 금(Au) 금속층(즉, 제1 내지 제4 상부 보호층)을 적용하여 실험을 진행하였다.
도면부호 710 내지 730에 따르면, 제1 내지 제3 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판은 각각 백그라운 피크가 '162', '61', '9'로, 보호층을 구비하지 않은 은(Ag) 기반의 표면증강라만산란 기판(백그라운드 피크: 542) 보다 백그라운드 피크가 모두 효과적으로 감소된 것을 확인할 수 있다.
또한, 제2 내지 제4 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 표면증강라만산란 성능은 보호층을 구비하지 않은 은(Ag) 기반의 표면증강라만산란 기판 보다는 다소 감소하는 것으로 나타났으나, 금(Au) 기반의 표면증강라만산란 기판 보다는 민감도가 약 8배 개선되는 것으로 나타났다.
도 8a 내지 도 8d는 제1 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 8a 내지 도 8d를 참조하면, 810 단계에서 제조방법은 기판(811) 상에 제1 금속물질을 구비하는 하부 플라즈모닉층(812)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 제1 금속물질은 은(Ag)을 포함하며, 810 단계에서 제조방법은 물리 기상 증착법(Physical Vapor Deposition; PVD), 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD), 스퍼터링(Sputtering), 열증착법 및 전자빔 증착법(E-beam Evaporation) 중 적어도 하나를 이용하여 하부 플라즈모닉층(812)을 형성할 수 있다.
다음으로, 820 및 830 단계에서 제조방법은 하부 플라즈모닉층(812) 상에 제1 금속 물질에 기반하는 3차원 나노 구조체를 구비하는 상부 플라즈모닉층(821, 831)을 형성할 수 있다.
구체적으로, 820 단계에서 제조방법은 하부 플라즈모닉층(812) 상에 제1 방향으로 복수의 제1 나노 구조체(821)를 형성하고, 830 단계에서 제조방법은 복수의 제1 나노 구조체(821) 상에 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 복수의 제2 나노 구조체(831)를 형성할 수 있다.
예를 들면, 820 및 830 단계에서 제조방법은 마스터 몰드의 패턴이 복제된 고분자 몰드에 기반하는 나노 임프린팅 방식으로 복수의 제1 나노 구조체(821) 및 복수의 제2 나노 구조체(831)를 형성할 수 있으며, 여기서 고분자 몰드는 PMMA(Poly(methyl methacrylate))를 포함할 수 있다.
즉, 820 단계에서 제조방법은 나노 임프린팅 방식으로 하부 플라즈모닉층(812) 상에 복수의 제1 나노 구조체(821)를 전사하고, 830 단계에서 제조방법은 나노 임프린팅 방식으로 복수의 제1 나노 구조체(821) 상에 복수의 제2 나노 구조체(831)를 전사할 수 있다.
다음으로, 840 단계에서 제조방법은 제2 금속 물질, 산화물 및 질화물 중 적어도 하나의 물질을 구비하는 산화 억제층(841)을 기판(811), 하부 플라즈모닉층(812) 및 상부 플라즈모닉층(821, 831)의 적층 구조체를 둘러싸도록 형성할 수 있다.
예를 들면, 제2 금속물질은 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 산화물 및 질화물은 실리콘 질화물(Si3N4), 티타늄 질화물(TiN), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산 질화물(SiON), 알루미늄 산화물(Al2O3), 크롬 산화물(Cr2O3), 니켈 산화물(NiO2), 알루미늄 질화물(AlN), 티타늄 질화물(TiN) 및 티타늄 산화물(TiO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 840 단계에서 제조방법은 물리 기상 증착법(Physical Vapor Deposition; PVD), 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD), 스퍼터링(Sputtering), 열증착법 및 전자빔 증착법(E-beam Evaporation) 중 적어도 하나를 이용하여 산화 억제층(841)을 형성할 수 있으며, 산화 억제층(841)은 2nm 내지 4nm 두께로 형성될 수 있다.
한편, 840 단계에서 제조방법은 적층 구조체를 기설정된 칩-스케일(Chip-scale)로 분할한 후, 분할된 복수의 칩 각각에 대하여 산화 억제층(841)을 형성할 수도 있다.
도 9a 내지 도 9c는 제2 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 910 단계에서 제조방법은 기판(911) 상에 제1 금속물질을 구비하는 하부 플라즈모닉층(912)을 형성하고, 하부 플라즈모닉층(912) 상에 제2 금속 물질, 산화물 및 질화물 중 적어도 하나의 물질을 구비하는 보호층(913)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 제1 금속물질은 은(Ag)을 포함하고, 제2 금속물질은 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 산화물 및 질화물은 실리콘 질화물(Si3N4), 티타늄 질화물(TiN), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산 질화물(SiON), 알루미늄 산화물(Al2O3), 크롬 산화물(Cr2O3), 니켈 산화물(NiO2), 알루미늄 질화물(AlN), 티타늄 질화물(TiN) 및 티타늄 산화물(TiO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 910 단계에서 제조방법은 물리 기상 증착법(Physical Vapor Deposition; PVD), 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD), 스퍼터링(Sputtering), 열증착법 및 전자빔 증착법(E-beam Evaporation) 중 적어도 하나를 이용하여 하부 플라즈모닉층(912) 및 보호층(913)을 형성할 수 있다.
다음으로, 920 및 930 단계에서 제조방법은 보호층(913) 상에 제1 금속 물질에 기반하는 3차원 나노 구조체를 구비하는 상부 플라즈모닉층(921, 931)을 형성할 수 있다.
구체적으로, 920 단계에서 제조방법은 보호층(913) 상에 제1 방향으로 복수의 제1 나노 구조체(921)를 형성하고, 830 단계에서 제조방법은 복수의 제1 나노 구조체(921) 상에 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 복수의 제2 나노 구조체(931)를 형성할 수 있다.
예를 들면, 920 및 930 단계에서 제조방법은 마스터 몰드의 패턴이 복제된 고분자 몰드에 기반하는 나노 임프린팅 방식으로 복수의 제1 나노 구조체(921) 및 복수의 제2 나노 구조체(931)를 형성할 수 있으며, 여기서 고분자 몰드는 PMMA(Poly(methyl methacrylate))를 포함할 수 있다.
즉, 920 단계에서 제조방법은 나노 임프린팅 방식으로 보호층(913) 상에 복수의 제1 나노 구조체(921)를 전사하고, 930 단계에서 제조방법은 나노 임프린팅 방식으로 복수의 제1 나노 구조체(921) 상에 복수의 제2 나노 구조체(931)를 전사할 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 제3 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 1010 단계에서 제조방법은 기판(1011) 상에 제1 금속물질을 구비하는 하부 플라즈모닉층(1012)을 형성하고, 하부 플라즈모닉층(1012) 상에 제2 금속 물질, 산화물 및 질화물 중 적어도 하나의 물질을 구비하는 보호층(1013)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 제1 금속물질은 은(Ag)을 포함하고, 제2 금속물질은 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 산화물 및 질화물은 실리콘 질화물(Si3N4), 티타늄 질화물(TiN), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산 질화물(SiON), 알루미늄 산화물(Al2O3), 크롬 산화물(Cr2O3), 니켈 산화물(NiO2), 알루미늄 질화물(AlN), 티타늄 질화물(TiN) 및 티타늄 산화물(TiO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 1010 단계에서 제조방법은 물리 기상 증착법(Physical Vapor Deposition; PVD), 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD), 스퍼터링(Sputtering), 열증착법 및 전자빔 증착법(E-beam Evaporation) 중 적어도 하나를 이용하여 하부 플라즈모닉층(1012) 및 보호층(1013)을 형성할 수 있다.
다음으로, 1020 및 1030 단계에서 제조방법은 보호층(1013) 상에 제1 금속 물질에 기반하는 3차원 나노 구조체를 구비하는 상부 플라즈모닉층(1021, 1022, 1031, 1032)을 형성할 수 있다.
구체적으로, 1020 단계에서 제조방법은 제1 상부 보호층(1021)이 상부에 형성된 복수의 제1 나노 구조체(1022)를 보호층(1013) 상에 형성하고, 1030 단계에서 제2 상부 보호층(1031)이 상부에 형성된 복수의 제2 나노 구조체(1032)를 제1 상부 보호층(1021)이 형성된 복수의 제1 나노 구조체(1022) 상에 형성할 수 있다.
예를 들면, 1020 및 1030 단계에서 제조방법은 마스터 몰드의 패턴이 복제된 고분자 몰드에 기반하는 나노 임프린팅 방식으로 제1 상부 보호층(1021)이 형성된 복수의 제1 나노 구조체(1022) 및 제2 상부 보호층(1031)이 형성된 복수의 제2 나노 구조체(1032)를 형성할 수 있다.
즉, 1020 단계에서 제조방법은 나노 임프린팅 방식으로 보호층(1013) 상에 제1 상부 보호층(1021)이 형성된 복수의 제1 나노 구조체(1022)를 전사하고, 1030 단계에서 제조방법은 나노 임프린팅 방식으로 제1 상부 보호층(1021) 상에 제2 상부 보호층(1031)이 형성된 복수의 제2 나노 구조체(1032)를 전사할 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 제4 실시예에 따른 표면증강라만산란 기판의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 1110 단계에서 제조방법은 기판(1111) 상에 제1 금속물질을 구비하는 하부 플라즈모닉층(1112)을 형성하고, 하부 플라즈모닉층(1112) 상에 제2 금속 물질, 산화물 및 질화물 중 적어도 하나의 물질을 구비하는 보호층(1113)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 제1 금속물질은 은(Ag)을 포함하고, 제2 금속물질은 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 산화물 및 질화물은 실리콘 질화물(Si3N4), 티타늄 질화물(TiN), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산 질화물(SiON), 알루미늄 산화물(Al2O3), 크롬 산화물(Cr2O3), 니켈 산화물(NiO2), 알루미늄 질화물(AlN), 티타늄 질화물(TiN) 및 티타늄 산화물(TiO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 1110 단계에서 제조방법은 물리 기상 증착법(Physical Vapor Deposition; PVD), 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD), 스퍼터링(Sputtering), 열증착법 및 전자빔 증착법(E-beam Evaporation) 중 적어도 하나를 이용하여 하부 플라즈모닉층(1112) 및 보호층(1113)을 형성할 수 있다.
다음으로, 1120 및 1130 단계에서 제조방법은 보호층(1113) 상에 제1 금속 물질에 기반하는 3차원 나노 구조체를 구비하는 상부 플라즈모닉층(1121 내지 1123, 1131 내지 1133)을 형성할 수 있다.
구체적으로, 1120 단계에서 제조방법은 제1 상부 보호층(1123) 및 제2 상부 보호층(1121)이 각각 하부 및 상부에 형성된 복수의 제1 나노 구조체(1122)를 보호층 상(1113)에 형성하고, 1130 단계에서 제조방법은 제3 상부 보호층(1133) 및 제4 상부 보호층(1131)이 각각 하부 및 상부에 형성된 복수의 제2 나노 구조체(1132)를 제1 상부 보호층(1123) 및 제2 상부 보호층(1121)이 형성된 복수의 제1 나노 구조체(1122) 상에 형성할 수 있다.
예를 들면, 1120 및 1130 단계에서 제조방법은 마스터 몰드의 패턴이 복제된 고분자 몰드에 기반하는 나노 임프린팅 방식으로 제1 상부 보호층(1123) 및 제2 상부 보호층(1121)이 형성된 복수의 제1 나노 구조체(1122)와 제3 상부 보호층(1133) 및 제4 상부 보호층(1131)이 형성된 복수의 제2 나노 구조체(1132)를 형성할 수 있다.
즉, 1120 단계에서 제조방법은 나노 임프린팅 방식으로 보호층(1113) 상에 제1 상부 보호층(1123) 및 제2 상부 보호층(1121)이 형성된 복수의 제1 나노 구조체(1122)를 전사하고, 1130 단계에서 제조방법은 나노 임프린팅 방식으로 제2 상부 보호층(1121) 상에 제3 상부 보호층(1133) 및 제4 상부 보호층(1131)이 형성된 복수의 제2 나노 구조체(1132)를 전사할 수 있다.
결국, 본 발명을 이용하면, 우수한 신호 균일성 및 재현성을 가지는 고성능의 표면증강라만산란 기판을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명을 이용하면, 산화 억제층을 적용하여 플라즈모닉층을 구성하는 금속 물질의 산화를 방지함으로써, 백그라운드 피크의 형성을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명을 이용하면, 보호층을 적용하여 플라즈모닉층을 구성하는 금속 물질의 산화를 방지함으로써, 백그라운드 피크의 형성을 최소화할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들면, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 장치, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
200: 표면증강라만산란 기판
210: 기판
211: 실리콘 웨이퍼 212: 금속 박막
220: 하부 플라즈모닉층 230: 상부 플라즈모닉층
231: 제1 나노 구조체 232: 제2 나노 구조체
240: 산화 억제층
211: 실리콘 웨이퍼 212: 금속 박막
220: 하부 플라즈모닉층 230: 상부 플라즈모닉층
231: 제1 나노 구조체 232: 제2 나노 구조체
240: 산화 억제층
Claims (10)
- 기판;
상기 기판 상에 형성되고 제1 금속 물질을 구비하는 하부 플라즈모닉층;
상기 하부 플라즈모닉층 상에 형성되고, 상기 제1 금속 물질에 기반하는 3차원 나노 구조체를 구비하는 상부 플라즈모닉층 및
상기 기판, 상기 하부 플라즈모닉층 및 상기 상부 플라즈모닉층의 적층 구조체를 둘러싸도록 형성되고, 제2 금속 물질, 산화물 및 질화물 중 적어도 하나의 물질을 구비하는 산화 억제층
을 포함하는 표면증강라만산란 기판. - 제1항에 있어서,
상기 제1 금속 물질은,
은(Ag)을 포함하는 것을 특징으로 하는
표면증강라만산란 기판. - 제1항에 있어서,
상기 제2 금속 물질은,
금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는
표면증강라만산란 기판. - 제1항에 있어서,
상기 산화물 및 질화물은,
실리콘 질화물(Si3N4), 티타늄 질화물(TiN), 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 산 질화물(SiON), 알루미늄 산화물(Al2O3), 크롬 산화물(Cr2O3), 니켈 산화물(NiO2), 알루미늄 질화물(AlN), 티타늄 질화물(TiN) 및 티타늄 산화물(TiO2) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
표면증강라만산란 기판. - 제1항에 있어서,
상기 산화 억제층은,
2nm 내지 4nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는
표면증강라만산란 기판. - 제1항에 있어서,
상기 3차원 나노 구조체는,
제1 방향으로 형성된 복수의 제1 나노 구조체와 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 형성된 복수의 제2 나노 구조체가 서로 교차하는 나노 어레이 구조체인 것을 특징으로 하는
표면증강라만산란 기판. - 제1항에 있어서,
상기 기판은,
실리콘 웨이퍼 상에 금속 박막인 코팅된 기판인 것을 특징으로 하는
표면증강라만산란 기판. - 기판 상에 제1 금속물질을 구비하는 하부 플라즈모닉층을 형성하는 단계;
상기 하부 플라즈모닉층 상에 상기 제1 금속 물질에 기반하는 3차원 나노 구조체를 구비하는 상부 플라즈모닉층을 형성하는 단계 및
제2 금속 물질, 산화물 및 질화물 중 적어도 하나의 물질을 구비하는 산화 억제층을 상기 기판, 상기 하부 플라즈모닉층 및 상기 상부 플라즈모닉층의 적층 구조체를 둘러싸도록 형성하는 단계
를 포함하는 표면증강라만산란 기판의 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 산화 억제층을 형성하는 단계는,
2nm 내지 4nm의 두께의 상기 산화 억제층을 상기 적층 구조체를 둘러싸도록 형성하는
표면증강라만산란 기판의 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 상부 플라즈모닉층을 형성하는 단계는,
상기 하부 플라즈모닉층 상에 제1 방향으로 복수의 제1 나노 구조체를 형성하는 단계 및
상기 복수의 제1 나노 구조체 상에 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 복수의 제2 나노 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
표면증강라만산란 기판의 제조방법.
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