于FDTD仿真的高增益拉曼镀金针尖的可重复准确制备

来源：计量学报杂志2022年第4期北京时间：

作者：祝敏豪,高思田,黄鹭,胡佳成,孙晓爽,刘林伟

单位：中国计量科学研究院,北京 100029

摘要：提出一种可适用于针尖增强拉曼系统(TERS)的基于时域有限差分法(FDTD)的高增益拉曼针尖及其制备方法。在汇聚光条件下,仿真分析镀Au厚度为5～100nm,中间过渡层材料分别为5nm的SiO2,Ta2O5,Ti,Cu的内凹型W针尖,在Au基底金半球样品处的近场电场分布情况。仿真结果表明:50nm镀金厚度,Ti,Cu为中间层的针尖具有更强的增强效果。在此基础上通过磁控溅射,设定镀Ti时间7s,镀Au时间120s,成功制备出所设计的高增益针尖,通过聚焦离子束(FIB)沿轴向切割针尖并借助扫描电镜(SEM)观察针尖剖面结构,验证该镀膜针尖的尺寸形状等结构参数达到设计要求。经4批次,每批次20根针尖进行重复镀膜实验,从而证明所设计的针尖稳定可重复准确制备。

关键词：计量学;针尖增强拉曼系统;时域有限差分法;镀金;钨针尖

基金资助：国家重点研发计划(2016YFF0200602;2016YFA0200901)