樣品製備與表面形貌量測

I. 濺鍍金屬薄膜

在製作非規則結構樣品的部分，使用了市售的玻璃基板，向竹科半導體材料 有限公司購買的硼矽酸鹽玻璃 Borosilicate wafer 及石英玻璃 Fused silica quatz wafer。

在經過丙酮潤洗、超音波震盪、異丙酮潤洗並以氮氣吹乾後，使用日本 Shibaura 公司出產的 i-miller CFS-4EP-LL 濺鍍機鍍上 5 奈米厚的銀膜。濺鍍厚度經膜厚儀 量測後以原子力顯微鏡校正。

本工作選用 5nm 厚的銀膜是由於 5nm 的厚度並不足以使銀成膜，此時會在基 板上形成島狀物，該島狀物能夠加大表面粗糙度，以使後續的不規則銀膜生長能 夠順利進行。

圖 5.1 濺鍍製備之五奈米厚銀膜表面形貌原子力顯微鏡圖。

2m

圖 5.2 原子力顯微鏡所掃得 5 奈米後銀膜的表面形貌高低差。縱軸為高度，橫軸 為 x 座標。

II. LI Silver Enhancement Kit 銀還原反應薄膜

為了調整樣品表面粗糙度及確保銀在樣品上的覆蓋率，將上述製備出來的五 奈米厚銀膜浸泡 LI Silver Enhancement Kit 進行銀還原生長反應，時間控制為 7、

14、21 分鐘。並且為了使銀膜在樣品表面均勻成長，在浸泡的同時放置於超音波 震洗機上方以利於反應液均勻分布。

圖 5.3 成長於玻璃上銀薄膜實際照片。由左而右分別是 5nm 濺鍍薄膜、5nm 濺鍍 薄膜浸泡 7、14、21 分鐘 LI Silver Enhancement Kit 溶液。

由圖 5.3 可以看出浸泡越久的時間會使得銀沉積量增加，顏色在肉眼可見的 範圍已有變深的現象，同時表面有同一般銀體積金屬表面的金屬光澤。

圖 5.4 濺鍍製備之五奈米厚銀膜在 LI Silver Enhancement Kit 生長 7、14、21 分鐘

後表面形貌原子力顯微鏡圖，依順序自左上至右下。

2m 2m

2m

圖 5.5 原子力顯微鏡所掃得 5 奈米後銀膜在 LI Silver Enhancement Kit 生長 7、14、

21 分鐘後樣品的表面形貌高低差，依順序自上至下。縱軸為高度，橫軸為 x 座標。

在較長的反應時間後成長出來的銀膜，其表面粗糙大較大，同時高低差也較 大。

III. 奈米壓印製作 PDMS 上熱蒸銀薄膜

本工作借助實驗室奈米壓印技術使用的奈米柱矽基板，將 PDMS 倒入其上並抽 真空使其緊貼其上，而後烤乾並拉起具有奈米洞結構之 PDMS，在上方使用熱蒸 鍍法蒸鍍上 5、10、15 奈米銀膜即製得表面增強拉曼基板。

圖 5.6 奈米柱矽基板結構掃描式電子顯微鏡圖。

10m

圖 5.7 在有結構的 PDMS 上方蒸鍍銀薄膜後的成品影像。

圖 5.8 使用熱蒸鍍法在結構 PDMS 上方蒸鍍上 5、10、15 奈米銀膜後表面形貌原 子力顯微鏡圖，依順序自左上至右下。

2m 2m

2m

圖 5.9 原子力顯微鏡所掃得 5 奈米後銀膜在結構 PDMS 上方蒸鍍上 5、10、15 奈 米銀膜後樣品的表面形貌高低差，依順序自上至下。縱軸為高度，橫軸為 x 座標。

由原子力顯微鏡表面形貌圖可以得到蒸鍍越厚的銀膜後，結構將會被填滿而 使得表面粗糙度降低，同時還會使得洞變得更小的結論，這也符合我們的預期，

由於蒸鍍法在方向上雖有有部分非等向性，但仍無法做到完全單向生長，因此蒸 鍍太厚的膜會使得側向壁上薄膜生長過度，而使得結構消失。

5.1.2 規則結構樣品製備方法

在規則結構的樣品製備上，使用向竹科半導體材料有限公司購買的硼矽酸鹽 玻璃 Borosilicate wafer 及石英玻璃 Fused silica quatz wafer，在經過丙酮潤洗、超音 波震盪、異丙酮潤洗並氮氣吹乾後，使用日本 Shibaura 公司出產的 i-miller CFS-4EP-LL 濺鍍機鍍上 5 奈米厚的銀膜，之後再以 KD-E/BEAM 電子槍熱蒸鍍機 在上方鍍上 25 奈米厚的銀膜，使用了聚焦離子束削磨技術在銀膜上蝕刻預先以模 擬設計的結構，即完成整個規則結構樣品製備流程。

圖 5.10 規則結構在 10x 光學顯微鏡下的影像，由上而下分別為偏振方向 x 軸的反 射、偏振方向 y 軸的反射、偏振方向 x 軸的穿透、偏振方向 y 軸的穿透影像。

圖 5.11 規則結構在掃描式電子顯微鏡下的影像。

4m 10m

50m 50m

50m 50m

5.2 設計模擬概念與結果討論