以原子力微影術製作金奈米結構研究鐵酸鉍薄膜表面增強拉曼光譜

Abstract

在微觀尺度下 科學家常常想研究各種材料的特性 但若尺度達到數百奈 米時 受限於其光學限制 便無法再用肉眼觀察 於是各種研究方法便應運而 生。表面電漿與拉曼光譜學便是其中兩種重要的方法。當金屬微結構於外加電 場下 被驅策的頻率位於共振結構時 能產生局域性場增強 而此場增強即可 用於微弱訊號的量測 如超穎材料或氧化物薄膜。 利用此特性 我們便可用於拉曼光譜的進階量測。如菱長晶相之鐵酸鉍薄 膜長在鈦酸鍶基板上 基板訊號過強導致鐵酸鉍薄膜訊號微弱 表面增強拉曼 便是我們用來改善這項問題的方法。藉由奈米尺度的金結構 局域表面電漿共 振可經由雷射激發 並提高拉曼散射的機率 進而使鐵酸鉍薄膜的訊號增強。 於本實驗中 利用於鐵酸鉍薄膜上塗布光阻 PMMA 並使用原子力顯微鏡 於表面上作刻劃不同圖樣 再配合電子束蒸鍍機於樣品上蒸鍍金 利用丙酮舉 離後即可得到奈米尺度的金奈米結構。透過波長 532 nm 的綠光雷射與 633 nm 的紅光雷射 可量測拉曼增強 同時討論不同形狀、方向與入射偏振光之拉曼 訊號增強與散射波長。 實驗結果顯示 不同大小的奈米金結構 可以得到不同效果的增強 尤其 又以方框的拉曼增強較微為顯著 且雷射偏振方向垂直開口方向時 可以有較 明顯的增強 但增強的程度也與排列緊密度有關 礙於技術限制 最精細只能 做出 300x300 nm 的開口方框 如果日後的技術能控制的更加精準 則更可能 製作出具有強增強的結構。

Date of Award	2016 Aug 31
Original language	Chinese
Supervisor	Yi-Chun Chen (Supervisor)