TWI792376B - 利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法。使用鐵電模板，以光還原法將模板表面的金屬鹽類溶液還原生成金屬奈米粒，然後以聚合物溶液塗布在成長有金屬奈米粒的模板表面，聚合物溶液經加熱烘烤後，成膜形成黏附基材。在使用合適聚合物材料、溶液濃度、及加熱條件下，在從鐵電模板剝離黏附基材時，可將大量的金屬奈米粒轉移至黏附基材上，形成透明、可撓式檢測基板。檢測時可將待測溶液滴在檢測基板上，或將檢測基板緊貼於待測物的曲面上，可應用於執行原處、即時的表面增強拉曼散射檢測或局域表面電漿共振檢測。
Description
本發明涉及一種製作檢測基板的方法，特別是涉及一種利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法。
拉曼散射光譜是量測被待測分子非彈性散射的光束的波長與強度而得到，可用來辨識待測分子的種類。然而，一般拉曼散射的光信號強度相當微弱，在一般背景雜訊下不容易被偵測到。因此，需要通過表面增強拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS)的技術，來提昇光信號的強度。目前，表面增強拉曼散射技術是一種有效辨識化學物質種類的偵測技術。
進一步而言，通過使待測分子吸附在金屬的粗糙表面或奈米結構上，來產生表面增強拉曼散射。光信號被增強的機制可分成化學增強和電磁增強兩種，其中電磁增強是表面增強拉曼散射的主要機制。電磁增強是指當金屬奈米結構吸收入射光子後，會在金屬表面產生侷域性表面電漿共振(localized surface plasmon resonance, LSPR)，而大幅增強金屬表面的電場。由於拉曼信號強度正比於電場的四次方，因此金屬表面電場增強也可使拉曼信號強度增加 10
6~10
11倍。
目前，表面增強拉曼散射已被應用在食品安全、環境檢測、生物科技、表面科學等領域。在利用表面增強拉曼散射技術來進行檢測時，需要製作適合的表面增強拉曼散射(SERS)基板。現有的SERS基板以平面、硬式的矽基板或玻璃基板為主。其中一種SERS基板的製作方法是以化學還原法來形成SERS基板表面的金屬奈米粒。在反應過程需要使用前驅溶液、化學還原劑、表面活性劑等多樣且複雜的化學藥劑，其導致製作成本與製程複雜性都較高。另一種方式是利用斜向沈積、紫外光微影、電子束微影、反應性離子蝕刻、雷射消融等製程來製作SERS基板上的金屬奈米結構。然而，採用前述方式所需的設備成本偏高，製程也較為複雜。
另一方面，要利用硬式SERS基板來檢測曲面物體表面的化學物質時，樣品準備流程複雜，也較不方便。以檢測水果表面的農藥殘留物為例，需要先將果皮削下並絞碎，再利用有機溶劑萃取待測物。之後再將萃取後的溶液滴在SERS基板上，才能進行檢測。不僅流程步驟多，也相當耗時，且無法直接了解農藥在水果表面分布情況。另一種方式是利用膠帶先沾黏水果表面的農藥殘留物之後，再將膠帶黏貼在硬式SERS基板進行量測，但此種檢測方式的準確度相對較低。
據此，目前也開發出可撓式SERS基板。其中一種現有的可撓式SERS基板的製作方法，是先通過光還原法製作金屬奈米粒溶液之後，再將金屬奈米粒溶液滴在膠帶上，乾燥後就可形成可撓式SERS基板。在檢測之前，直接將具有金屬奈米粒的膠帶黏沾附殘留在蘋果上的待測物之後，再取下膠帶進行SERS檢測。然而，光還原法需要利用還原劑或者表面活性劑等很多化學藥劑，不符合環保需求。此外，利用上述方式所產生的金屬奈米粒的表面會附著表面活性劑。表面活性劑會隔在待測分子跟金屬奈米粒子之間，而抑制表面增強的效果，降低來自於待測分子的信號強度。
故，如何通過簡化製造可撓式SERS基板的基板的流程，以降低製造成本，並符合環保需求，仍為該項事業所欲解決的重要課題之一。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法，其不僅製程簡單、製造成本低，也有利於大量生產。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法。在鐵電模板上使用光還原法製作大量奈米粒，然後將大量奈米粒由鐵電模板轉移至黏附基材上，以形成可撓式檢測基板。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的可撓式檢測基板的製作方法，通過以光還原法在鐵電模板上製作大量奈米粒，之後再將大量奈米粒轉移至黏附基材上，以形成可撓式檢測基板，可撓式檢測基板可應用於表面增強拉曼散射(SERS)或局域性表面電漿共振的檢測。本發明所提供的方法不僅製程簡單，且成本較低。利用上述方法所製造的可撓式檢測基板具有高靈敏度，可用於原處(in-situ)、即時(real-time)檢測殘留在曲面或者不規則表面的化學物質，具有不需要製作檢測樣本，大幅縮短檢測時間等特點。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
[第一實施例]
參閱圖1，圖1為本發明實施例利用鐵電模板製作可撓式基板的方法的流程圖。本發明實施例的方法所製造的可撓式檢測基板可應用於表面增強拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS)或是局域性表面電漿共振的檢測。本發明實施例所提供的方法以製作可撓式SERS基板為例來進行說明。另外，本發明所提供的可撓式檢測基板可直接用於對殘留在曲面或不規則表面的化學物質，進行高靈敏度、原處(in-situ)與即時(real-time)的檢測。
如圖1所示，通過執行步驟S10與S20，可在鐵電模板上以光還原法生成大量奈米粒。進一步而言，在步驟S10中，提供一鐵電模板，鐵電模板具有自發性極化被週期性調變的交錯分佈區域。在一實施例中，可利用退火週期性質子交換法、週期性質子交換法或週期性極化反轉法等方法，來提供前述的鐵電模板，但本發明不以此為限。週期性極化反轉法是通過對鐵電模板的局部區域施加大於鐵電模板材料的矯頑電場，來改變鐵電模板中的部分區域的極化方向。本發明以週期性質子交換法以及退火週期性質子交換法為例來詳細說明提供鐵電模板的步驟。
請配合參照圖1與圖2。圖2為本發明其中一實施例提供鐵電模板的步驟的流程圖。須說明的是，圖2僅是舉例說明其中一種鐵電模板的製備流程，並非用於限定本發明。
請配合參照圖2的步驟S100。在一鐵電模板的表面形成一圖案化遮罩層，其中，圖案化遮罩層具有週期性開口，以定義出後續鐵電模板的自發性極化被週期性調變之區域。在一實施例中，鐵電模板1’的材料為鈮酸鋰、鈦酸鋇、鉭酸鋰、鈮酸鍶鋇等鐵電材料及其任意組合所組成的群組中的至少一種鐵電材料。在本發明實施例中，初始鐵電模板1’的材料為鈮酸鋰。另外，鐵電模板1’具有自發極化(spontaneous polarization)。在本實施例中，鐵電模板1’的自發極化的方向是由第二表面11指向第一表面10。在鐵電模板1’內會產生內部電場E，而內部電場E的方向是由第一表面10指向第二表面11。
請配合參照圖3，具有週期性開口H2的圖案化遮罩層M1形成在鐵電模板1’的第一表面10。進一步而言，圖案化遮罩層M1可以通過黃光微影及蝕刻製程來製作。請再參照圖2的步驟S101以及圖3，在步驟S101中，執行一質子交換法，使暴露在週期性開口H2的鐵電模板的表面的材料進行質子交換，而形成週期性質子交換區R1’。
在一實施例中，執行質子交換法的步驟是將鐵電模板1’連同圖案化遮罩層M1共同放入一質子源內，前述的質子源例如是苯甲酸或是焦磷酸，並加熱一預定時間，且加熱溫度須達到可進行質子交換的程度。在執行質子交換法時，苯甲酸或是焦磷酸中的氫離子(H
+)會通過圖案化遮罩層M1的至少一週期性開口H2，擴散進入鐵電模板1’內，並替換鐵電模板1’內原本的離子，而在鐵電模板1’內形成至少一質子交換區R1’(圖3繪示多個為例)。
具體而言，當鐵電模板1’的材料為鈮酸鋰，在執行質子交換法時，氫離子(H
+)會替換鈮酸鋰中的鋰離子。相較之下，鐵電模板1’中，被圖案化遮罩層M1所覆蓋的區域，氫離子則不會滲入到鐵電模板1’中。
請參照圖2的步驟S102以及圖4A。在步驟S102中，移除圖案化遮罩層。如圖4A所示，在執行質子交換法之後，圖案化遮罩層M1會被完全去除。在執行步驟S102之後，基本上已經可形成自發性極化被週期性調變的交錯分佈區域的鐵電模板1’。
然而，在一實施例中，在執行質子交換法之後，氫離子進入鐵電模板1’內，可能會破壞晶格結構而產生缺陷，而缺陷會捕捉電子，從而有可能在後續步驟中影響奈米粒的生成量。因此，在本實施例的方法還可選擇性地包括在步驟S103中，對鐵電模板執行一熱處理，以進行退火質子交換。
詳細而言，可以通過對鐵電模板1’執行退火處理，以修復其內部的晶格結構，並減少缺陷。在執行熱處理時，已經位於鐵電模板1內的氫離子會由鐵電模板1’的表面繼續向內擴散，從而擴大質子交換區R1’的範圍。如圖4A所示，在執行熱處理之後，質子交換區R1具有較大的範圍。
因此，在執行熱處理時，可通過控制退火溫度與時間，以避免質子交換區R1的範圍擴大至與另一個質子交換區R1的範圍重疊。如此，從而能在鐵電模板1的成長表面(第一表面10)產生表面靜電場SE。在一較佳實施例中，退火溫度是240ºC，而退火時間較佳為 9 小時。
另外，請參照圖4A，在本實施例中，鐵電模板1具有自發性極化被週期性調變的交錯分佈區域。進一步而言，鐵電模板1包括多個預定成長區域10A與多個非成長區域10B，且至少一預定成長區域10A與至少一非成長區域10B交錯分布。本實施例中，多個預定成長區域10A以及多個非成長區域10B，沿著一預定方向交替排列。每兩個非成長區域10B之間通過至少一預定成長區域10A彼此分隔，或者每兩個預定成長區域10A之間通過至少一非成長區域10B彼此分隔。
另外，每一個預定成長區域10A的俯視形狀也可以是其他幾何形狀，如：圓形、橢圓形或多邊形。只要預定成長區域10A與非成長區域10B交錯分布，而可在鐵電模板1表面產生表面靜電場，本發明並不限制預定成長區域10A與非成長區域10B的俯視形狀。
請參照圖4B，顯示本發明另一實施例的鐵電模板的局部俯視示意圖。在圖4B的實施例中，每一個預定成長區域與每一個非成長區域的俯視形狀成多邊形，如：六角形。另外，每一個預定成長區域10A被多個非成長區域10B圍繞，且每兩個最靠近的預定成長區域10A之間通過至少一非成長區域10B彼此分隔。在這個實施例中，多個預定成長區域10A是均勻地分布在鐵電模板1的成長表面。
請再參照圖1，在步驟S20中，施加金屬鹽類溶液於鐵電模板的至少一自發性極化調變區域與至少一無自發性極化調變區域，並對鐵電模板的成長表面照射一激發光，以在每一個預定區域形成大量奈米粒。前述的自發性極化調變區域可以是圖5所示的預定成長區域10A，而無自發性極化調變區域可以是圖5所示的非成長區域10B。
如圖5所示，在鐵電模板1的成長表面會產生由非成長區域10B指向預定成長區域10A的一表面靜電場(surface electrostatic field, SE)。在形成奈米粒的步驟中，前述的表面靜電場SE將有助於奈米粒的生成。
請參照圖5，在完成鐵電模板1的製作後，將一金屬鹽類溶液施加於鐵電模板1的表面，並照射一激發光L。前述的激發光L例如是紫外光或可見光，波長的範圍須能在鐵電模板上激發產生電子。金屬鹽類溶液2的組成可以根據所要形成的奈米粒的材料而決定，通常為包含金屬離子的溶液。舉例而言，金屬鹽類溶液2可包含硝酸銀、四氯金酸、硫酸銅、氯鉑酸、三氯化銥或是三氧化二鐵或其他可在溶液中提供欲合成金屬離子的金屬鹽類。進一步而言，當要生成的奈米粒為銀奈米粒，金屬鹽類溶液2可以選擇硝酸銀。當要生成的奈米粒為金奈米粒時，金屬鹽類溶液2可以選擇四氯金酸。
鐵電模板1在被照射激發光L之後，由於激發光L入射到鐵電模板1內的光子能量會大於鐵電模板1的能帶隙，從而在鐵電模板1內產生被激發的光電子1e。如圖5所示，由於鐵電模板1的內部電場E、E’皆由第一表面10指向第二表面11，因此光電子1e受到鐵電模板1的內部電場E、E’的作用，會朝向第一表面10(成長表面)移動。另一方面，在鐵電模板1的第一表面10所產生的表面靜電場SE是由非成長區域10B指向預定成長區域10A。因此，位於鐵電模板1第一表面10上的金屬鹽類溶液2內的金屬離子，會受到鐵電模板1的表面靜電場SE的作用，而朝向預定成長區域10A移動。
請繼續參照圖6A以及圖6B，分別為本發明實施例的鐵電模板在步驟S20後的側視與立體示意圖。據此，在執行步驟S20之後，金屬離子較容易與光電子1e在第一表面10結合並產生化學還原反應，而主要在預定成長區域10A生成多個奈米粒3。也就是說，大部分的奈米粒3會形成在預定成長區域10A。須說明的是，雖然圖6A與圖6B沒有繪示，但是在非成長區域10B也可能有較少量的奈米粒3生成。據此，多個奈米粒3在每一非成長區域10B的分布密度會明顯地小於在每一預定成長區域10A的分布密度。
在一實施例中，上述合成多個奈米粒3可包覆或伴隨其他材料，如金屬或半導體。金屬可選自由金、銀、鋁、鉑、鈀等金屬材料及其任意組合所組成的群組中的其中一種。半導體例如是氧化鋅、氯化銀、氧化銅等半導體材料及其任意組合所組成的群組中的其中一種。在一實施例中，每個奈米粒3也可具有核殼結構(core-shell structure)，其中，核心部分的材料與外殼部分的材料不相同。舉例而言，核心部分的材料與外殼部分的材料可分別為金與銀，但本發明不以此例為限。
另外，通過控制照射激發光L的時間，可以控制奈米粒3的數量與平均粒徑。通常照射激發光L的時間越長，奈米粒3的數量越多或平均粒徑越大。另外，當奈米粒3的數量或者平均粒徑越大時，兩相鄰奈米粒3之間的間距也較小。在進行拉曼散射檢測時，當相鄰的奈米粒3越靠近，在兩奈米粒間隙所能產生的電場越強，越能增強感測信號，並提升檢測靈敏度。另一方面，當鐵電模板1的表面靜電場SE越強，也能增加奈米粒3的數量。
在本發明另一實施例的方法中，在形成多個奈米粒3之前，提供鐵電模板1的步驟可進一步包括：對第一表面10執行粗糙化處理。前述的粗糙化處理可以通過將初始鐵電模板1’浸泡於氫氟酸中，以大幅增加第一表面10的粗糙度。在進行粗糙化處理之後，第一表面10可具有多個奈米尖錐結構。由於尖錐結構可以使鐵電模板1在第一表面10的電場強度增加，當鐵電模板1被照射激發光時，於尖錐結構可以發射更多光電子1e，從而增加奈米粒3的生成量。在本發明中，粗糙化處理為一選擇性步驟。
請再參照圖1，在步驟S30與步驟S40中，將多個奈米粒由鐵電模板轉移至黏附基材上。將多個奈米粒3由鐵電模板1轉移至黏附基材4的步驟可以利用聚合物溶液成膜轉印或加熱固化聚合物膜轉印等方式，本發明不以此為限。
以下以聚合物溶液成膜轉印來詳細說明步驟S30。在步驟30中，將聚合物溶液塗布在有奈米粒的鐵電模板表面，經加熱後使其形成聚合物薄膜，而構成黏附基材。請參照圖7，在一實施例中，黏附基材4形成在鐵電模板1的第一表面10，且黏附基材4的貼合表面4a會接觸鐵電模板1的第一表面10，並黏附原本位於第一表面10上的多個奈米粒3。黏附基材4的材料可包括一種或多種聚合物材料，例如：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇(PET)、聚苯乙烯(PS)等聚合物材料或其混合，本發明並不限制。
在一實施例中，可以將聚甲基丙烯酸甲酯粉末以及丙酮混合，來形成前述的聚合物溶液，但本發明不以此為限。在一實施例中，聚甲基丙烯酸甲酯粉末的重量可以由2毫克(mg)至15毫克(mg)，而丙酮的體積為10毫升(mL)。另外，乾燥化聚合物溶液的方式可以是在高溫烘烤，以使聚合物溶液中的丙酮揮發，而形成黏附基材4，也就是聚甲基丙烯酸甲酯薄膜。
另外，也可通過加熱固化聚合物膜轉印來轉移多個奈米粒3。進一步而言，在鐵電模板1的第一表面10放置聚合物膜，並對聚合物膜加熱或者加壓。在一實施例中，聚合物膜的材料選擇在加熱或者加壓之後會具有黏性的材料。因此，在對聚合物膜加熱或加壓之後而形成可黏附多個奈米粒3的黏附基材4。在冷卻之後，即可將黏附基材4與鐵電模板1分離。
請再參照圖1以及圖8。在步驟S40中，分離附著多個奈米粒的黏附基材與鐵電模板，而將大量奈米粒轉移至黏附基材上，以形成可撓式檢測基板。須說明的是，當黏附基材4形成於鐵電模板1的第一表面10時，多個奈米粒3會被固定在黏附基材4上。因此，多個奈米粒3與黏附基材4結合力大於與鐵電模板1之間的結合力。如圖8所示，當黏附基材4與鐵電模板1分離時，多個奈米粒3可由鐵電模板1被轉移到黏附基材4的貼合表面4a上。
在一實施例中，利用聚合物溶液成膜轉印的方式進行轉移時，以聚合物溶液含有聚甲基丙烯酸甲酯與丙酮為例來進行說明。在本發明實驗例1-4中，丙酮的體積皆為10毫升(mL)，但實驗例1-4的聚甲基丙烯酸甲酯粉末分別為2毫克、5毫克、10毫克以及15毫克。
以實驗例1至4所分別製作出的四個可撓式表面增強拉曼散射(SERS)基板S1，使用羅丹明6G (rhodamine 6G)作為感測分子，來進行拉曼光譜的分析。實驗結果顯示，在拉曼光譜中，各個拉曼峰值的強度基本上是隨著聚甲基丙烯酸甲酯粉末的重量增加而增加。一般而言，聚甲基丙烯酸甲酯粉末的重量越大，聚合物溶液的黏滯性越高，所能黏附的奈米粒3的數量越多。當所黏附的奈米粒3的數量越多時，也會縮小相鄰奈米粒3之間的間隙。如此。在進行表面增強拉曼檢測時，可增強侷域性表面電漿共振(LSPR, localized surface plasmon resonance)，提昇共振電場的強度，並提高感測靈敏度。
然而，實驗結果顯示，實驗例4(聚甲基丙烯酸甲酯粉末的重量為15毫克)的可撓式檢測基板所得到的各拉曼峰值的強度，反而低於實驗例3(聚甲基丙烯酸甲酯粉末的重量為10毫克)的可撓式檢測基板所得到的各拉曼峰值的強度。可能是因為實驗例4的聚合物溶液的黏滯性過高，反而使奈米粒陷入黏附基材4內，而使能與待測分子接觸的奈米粒3的數量減少，從而降低拉曼信號的強度。因此，聚合物的濃度(重量)並不一定越高越好，而需要控制聚合物溶液的黏度。
請參照圖9，圖9為本發明實施例的可撓式檢測基板的立體示意圖。可撓式檢測基板S1包括黏附基材4以及形成於黏附基材4上的多個奈米粒3。黏附基材4為可撓性基材，且具有貼合表面4a以及與貼合表面4a相反的背表面4b。在本實施例中，通過上述方式可製備透明的可撓式檢測基板S1。也就是說，黏附基材4的材料為對一檢測光透明的材料。舉例而言，常用的檢測光的峰值波長可以是 532nm、633 nm、785 nm或1064 nm，則黏附基材4可允許此波長範圍的檢測光穿透。
請參照圖10，顯示利用本發明實施例的可撓式檢測基板進行檢測的示意圖。當需要對殘留在待測物體AP表面的化學物質進行檢測時，是以貼合表面4a朝向待測物體AP，而將可撓式檢測基板S1貼附在待測物體AP的表面，使殘留在待測物體AP的表面的化學物質接觸多個奈米粒3。本發明實施例的可撓式檢測基板S1可被順形地貼附在具有彎曲表面或不規則表面的待測物體AP上，以進行表面增強拉曼光譜檢測。
利用一拉曼檢測棒Z1，對準可撓式檢測基板S1，即可進行表面增強拉曼檢測。進一步而言，拉曼檢測棒Z1可產生投射到可撓式檢測基板S1的檢測光L1。檢測光L1會穿透黏附基材4而投射到待測物體AP的表面，而激發出與奈米粒3相接觸的化學物質的拉曼信號光L1’，此拉曼信號光L1’會被拉曼檢測棒Z1接收，並傳送至拉曼光譜儀而得到表面增強拉曼光譜。根據表面增強拉曼光譜，可以分析出化學物質的成分。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法，其能通過“在鐵電模板1上形成多個奈米粒”以及“將多個奈米粒3由鐵電模板1轉移至黏附基材4上”的技術方案，以形成可撓式檢測基板S1，其可以作為表面增強拉曼散射基板或局域性表面電漿共振檢測基板，而應用在檢測具有彎曲表面或不規則表面的待測物體AP。
更進一步來說，相較於以現有的光還原法來製造SERS基板，本發明實施例所提供的可撓式檢測基板的方法不需要使用過多化學藥劑，符合綠色環保需求。此外，以本發明實施例所提供的方法所製造的奈米粒3不會附著表面活性劑，因而可具有較高的增強因子(enhancement factor)。實驗結果顯示，將可撓式檢測基板S1應用在表面增強拉曼散射檢測，以偵測具有巴拉松和撲滅松等農藥溶液時，其增強因子可達1.00×10
8和3.50×10
8，且偵測極限可達 1.31×10
-10M 和 3.57×10
-11M。
另外，相較於以電子束微影、斜向沉積、反應性離子蝕刻等方式來製作SERS基板，本發明實施例所提供的方法的製作流程更簡單，且製程成本可大幅降低，有利於大量生產。除此之外，已經製備的鐵電模板1可以被重複使用來製造可撓式檢測基板S1。
利用前述方法所製造的可撓式檢測基板S1具有高靈敏度。檢測時可將待測溶液滴在可撓式檢測基板S1上，或將可撓式檢測基板S1緊貼於待測體的曲面上，並配合拉曼檢測棒Z1，可對於殘留在彎曲表面或者不規則表面的化學物質執行原處、即時的表面增強拉曼散射檢測或局域表面電漿共振檢測。此外，不需要另外製作檢測樣本，也可大幅縮短檢測時間。在實務上，可應用於即時、原處在水果或蔬菜表面的農藥殘留檢測、刑事鑑識上任何物體表面的殘留物偵測，或工業製造上產品污染物的溯源檢測等。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
S1: 可撓式檢測基板
1’, 1:鐵電模板
10:第一表面
10A:預定成長區域
10B:非成長區域
11:第二表面
R1, R1’:質子交換區
1e:光電子
E, E’:內部電場
SE:表面靜電場
M1:圖案化遮罩層
H2:週期性開口
L:激發光
2: 金屬鹽類溶液
3:奈米粒
4:黏附基材
4a:貼合表面
4b:背表面
AP:待測物體
Z1:拉曼檢測棒
L1:檢測光
L1’: 拉曼信號光
S10~S40:流程步驟
S100~S103:流程步驟
圖1為本發明實施例的利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法的流程圖。
圖2為本發明其中一實施例的提供鐵電模板的步驟的流程圖。
圖3為本發明實施例的鐵電模板在步驟S100和S101的示意圖。
圖4A為本發明一實施例的鐵電模板的局部俯視示意圖。
圖4B為本發明另一實施例的鐵電模板的局部俯視示意圖。
圖5為本發明實施例的鐵電模板在步驟S20的示意圖。
圖6A為本發明實施例的鐵電模板在步驟S20後的側視示意圖。
圖6B為本發明實施例的鐵電模板在步驟S20後的立體示意圖。
圖7為本發明實施例的鐵電模板在步驟S30的立體示意圖。
圖8為本發明實施例的鐵電模板在步驟S40的立體示意圖。
圖9為本發明實施例的可撓式檢測基板的立體示意圖。
圖10為利用本發明實施例的可撓式檢測基板進行檢測的示意圖。
S10~S40:流程步驟
Claims (9)
- 一種利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法，其包括：提供一鐵電模板，所述鐵電模板具有模板材料的自發性極化被週期性調變的交錯分佈區域；將一金屬鹽類溶液施加於所述鐵電模板上，並向所述鐵電模板照射激發光，以在所述鐵電模板上形成多個奈米粒；將多個所述奈米粒由所述鐵電模板轉移至一黏附基材上；以及分離附著多個所述奈米粒的所述黏附基材與所述鐵電模板，以形成透明、可撓式檢測基板。
- 如請求項1所述的利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法，其中，所述可撓式檢測基板為表面增強拉曼散射基板或局域性表面電漿共振檢測基板。
- 如請求項1所述的利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法，其中所述鐵電模板的材料為鈮酸鋰、鈦酸鋇、鉭酸鋰、鈮酸鍶鋇等鐵電材料及其任意組合所組成的群組中的至少一種。
- 如請求項1所述的利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法，其中，所述鐵電模板是利用退火週期性質子交換法、週期性質子交換法或週期性極化反轉法來提供。
- 如請求項1所述的利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法，其中，多個所述奈米粒的材料是金屬、半導體或其混合。
- 如請求項1所述的利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法， 其中，多個所述奈米粒的材料為金屬，且可自由選擇金、銀、鋁、鉑、鈀等金屬材料及其任意組合所組成的群組中的其中一種。
- 如請求項1所述的利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法，其中，多個所述奈米粒的材料為半導體，且可自由選擇氧化鋅、氯化銀、氧化銅等半導體材料及其任意組合所組成的群組中的其中一種。
- 如請求項1所述的利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法，其中，將多個所述奈米粒由所述鐵電模板轉移至所述黏附基材上的步驟是利用聚合物溶液成膜轉印或加熱固化聚合物膜轉印。
- 如請求項1所述的利用鐵電模板製作可撓式檢測基板的方法，其中，所述黏附基材的材料是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇(PET)、聚苯乙烯(PS)等聚合物材料或其混合。
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