- Hình thái của lớp xốp: khi Ja tăng thì dạng hình thái lớp xốp không thay đổ
4.3.2.Quy trình chế tạo đế SERS từ màng aSiCxốp
Nghiên cứu tính chất và khả năng ứng dụng của lớp aSiC xốp
4.3.2.Quy trình chế tạo đế SERS từ màng aSiCxốp
Hình 4.14. Quy trình chế tạo đế SERS trên từ đế 3i-aSiC xốp.
Từ các kết quả nghiên cứu chế tạo đế SERS từ hệ dây nano Si xắp xếp thẳng hàng [154] chúng tôi cho rằng việc tạo ra được các hạt Ag trên đế aSiC xốp sẽ cho phép tăng cường tín hiệu tán xạ Raman bởi vì với bề mặt xốp thì số lượng các hạt
143
nano Ag trên một đơn vị thể tích sẽ được tăng lên rất nhiều. Từ quy trình chế tạo các hạt Ag trên đế Si chúng tôi cũng tiến hành nghiên cứu quy trình cho đế 3i-aSiC xốp. Đầu tiên các đế 3i-aSiC xốp được rửa bằng nước khử vài lần sau đó được ngâm trong dung dịch 10% HF trong 10 phút để loại bỏ hết lớp ôxít. Ngoài ra, như đã trình bày ở trên, việc ngâm trong dung dịch HF còn giúp dập tắt PL của các mẫu và do đó sẽ hạn chế ảnh hưởng của nó đến tin hiệu Raman. Sau khi ngâm trong HF các mẫu được rửa lại vài lần bằng nước khử, sau khi rửa các mẫu được ngâm trong dung dịch HF/AgNO3 để lắng đọng các hạt Ag. Sau một thời gian lắng đọng mẫu được đem ra rửa lại bằng nước khử rồi để khô tự nhiên. Các đế aSiC sau khi phủ các hạt Ag được nhỏ chất thử lên đế kiểm tra hiệu ứng SERS. Quy trình chế tạo các đế aSiC xốp cho SERS như trên Hình 4.14.
Hình 4.15. Ảnh SEM bề mặt các mẫu 3i-aSiC xốp ăn mòn anốt trong dung dịch 0,5% HF/H2O với mật độ dòng 3,5 mA/cm2 sau khi được lắng đọng các hạt Ag trong dung dịch
HF/AgNO3 = 4,6(M)/25(mM) trong (a) 1, (b) 3, (c) 5 và (d) 7 phút.
Sau khi xây dựng quy trình chúng tôi tiến hành lắng đọng các hạt Ag trên đế aSiC xốp với các đế được chế tạo bằng ăn mòn anốt trong dung dịch 0,5% HF/H2O trong thời gian 50 phút với các mật độ dòng từ 0,5 đến 3,5 mA/cm2. Dung dịch để lắng đọng Ag là dung dịch nước của HF/AgNO3 = 4,6(M)/25(mM), đây là dung dịch chúng tôi đã sử dụng để tạo ra lớp Ag cho sự ăn mòn tạo hệ dây nano Si [38]. Thời gian dùng để lắng đọng các hạt Ag là 1 phút, tương tự thời gian lắng đọng các
144
hạt Ag trên các dây nano Si [154]. Kết quả chụp các ảnh SEM cho thấy với các mẫu aSiC xốp ăn mòn với mật độ dòng nhỏ hơn 2,5 mA/cm2 thì có rất ít các hạt Ag được tạo thành trên mẫu, thêm nữa các hạt này có kích thước trung bình rất nhỏ (< 10 nm). Với các mẫu ăn mòn với mật độ dòng từ 2,5 mA/cm2 trở lên thì các hạt Ag được tạo thành trên mẫu là nhiều hơn và kích thước trung bình lớn hơn, mẫu ăn mòn với mật độ dòng 3,5 mA/cm2 cho các hạt bạc to nhất và nhiều nhất, nhưng lúc này các hạt Ag chủ yếu nằm ở đáy lỗ xốp (như trên Hình 4.15a).
Hình 4.16. Phổ EDX của đế SERS chế tạo từ mẫu 3i-aSiC xốp ăn mòn anốt bằng dung dịch 0,5% HF/H2O với mật độ dòng 3,5 mA/cm2trong thời gian 50 phút, sau đó được lắng đọng các hạt nano Ag trong dung dịch HF/AgNO3 = 4,6 (M)/25 (mM) với thời gian 1 (a)
và 5 (b) phút.
Sau đó chúng tôi sử dụng mẫu 3i-aSiC xốp ăn mòn với mật độ dòng 3,5mA/cm2 để tăng thời gian lắng đọng các hạt Ag. Kết quả cho thấy khi tăng thời gian lắng đọng thì kích thước các hạt Ag tăng lên đồng thời phủ kín toàn bộ mặt mẫu (như trên Hình 4.15b-d). Mẫu lắng đọng trong thời gian 5 phút (Hình 4.15c) cho các hạt Ag có kích thước đồng đều nhất với đường kính trung bình của hạt Ag cỡ 90 nm. Khi thời gian lắng đọng tăng lên 7 phút (Hình 4.15d) thì đường kính trung bình của các hạt Ag lên tới 150 nm đồng thời mật độ các hạt thưa hơn. Để khẳng định chắc chắn sự hình thành của các hạt nano Ag trên các đế SERS thì ngoài việc chụp ảnh SEM chúng tôi cũng đã tiến hành phân tích hàm lượng các nguyên tố trên các đế SERS bằng phương pháp huỳnh quang tia X (đây là thiết bị có sẵn ở chỗ chúng tôi) và EDX. Các kết quả đều cho thấy rõ sự có mặt của Ag
145
trên các đế SERS. Trên Hình 4.16 là phổ EDX của đế SERS chế tạo từ mẫu 3i- aSiC xốp ăn mòn anốt bằng dung dịch 0,5% HF/H2O với mật độ dòng 3,5 mA/cm2trong thời gian 50 phút, sau đó được lắng đọng các hạt nano Ag trong dung dịch HF/AgNO3 = 4,6 (M)/25 (mM) với thời gian khác nhau. Các phổ này cho ta thấy rõ sự tạo thành của Ag ở trên các đế SERS.
Từ các kết quả trình bày ở trên cho thấy chỉ các mẫu aSiC xốp phù hợp cho việc chế tạo các đế SERS phải có cấu trúc cột xốp lớn nông (tương ứng với mật độ dòng anốt ≥ 2,5 mA/cm2 khi ăn mòn trong dung dịch 0,5% HF/H2O). Theo chúng tôi, các mẫu aSiC xốp có hình thái rễ cây và cột xốp nhỏ nông (tương ứng với mật độ dòng anốt < 2,5 mA/cm2 khi ăn mòn trong dung dịch 0,5% HF/H2O) không phù hợp cho việc chế tạo các đế SERS vì kích thước của các lỗ xốp của các hình thái này khá nhỏ để các hạt nano Ag có thể chui vào trong các lỗ xốp.
4.3.3. Ghi phổ Raman của malachite green sử dụng đế SERS chế tạo từ màng aSiC xốp