Published October 31, 2014
| Version v1
Publication
High aspect ratio SiNW arrays with Ag nanoparticles decoration for strong SERS detection
- 1. National University of Singapore
- 2. Agency for Science, Technology and Research
- 3. Institute of Materials Research and Engineering
- 4. Collaborative Innovation Center of Quantum Matter
- 5. Peking University
Description
Well-ordered silicon nanowires (SiNWs) are applied as surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrates. Laser interference lithography is used to fabricate large-area periodic nanostructures. By controlling the reaction time of metal assisted chemical etching, various aspect ratios of SiNWs are generated. Ag nanoparticles are decorated on the substrates via redox reaction to allow a good coverage of Ag over the SiNWs. As the height of the SiNWs increases, the light scattering inside the structures is enhanced. The number of the probing molecules within the detection volume is increased as well. These factors contribute to stronger light–matter interaction and thus lead to higher SERS signal intensity. However, the light trapping effect is more significant for higher SiNWs, which prevents the detection of the SERS signals. An optimized aspect ratio ∼5:1 (1 μm height and 200 nm width) for the SiNW array is found. The well-ordered SiNWs demonstrate better SERS signal intensity and uniformity than the randomly arranged SiNWs.
Translated Descriptions
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Translated Description (Arabic)
يتم تطبيق أسلاك السيليكون النانوية جيدة الترتيب (SiNWs) كركائز تشتت رامان محسنة السطح (SERS). تُستخدم الطباعة الحجرية بالتداخل بالليزر لتصنيع هياكل نانوية دورية كبيرة المساحة. من خلال التحكم في وقت تفاعل التنميش الكيميائي بمساعدة المعدن، يتم إنشاء نسب عرض إلى ارتفاع مختلفة من SiNWs. يتم تزيين الجسيمات النانوية AG على الركائز عن طريق تفاعل الأكسدة الاختزالية للسماح بتغطية جيدة لـ AG على SiNWs. مع زيادة ارتفاع SiNWs، يتم تعزيز تشتت الضوء داخل الهياكل. يزداد عدد جزيئات الفحص داخل حجم الكشف أيضًا. تساهم هذه العوامل في تفاعل أقوى بين الضوء والمادة، وبالتالي تؤدي إلى زيادة شدة إشارة SERS. ومع ذلك، فإن تأثير احتجاز الضوء أكثر أهمية بالنسبة لـ SiNWs الأعلى، مما يمنع اكتشاف إشارات SERS. تم العثور على نسبة عرض إلى ارتفاع محسنة 5:1 (ارتفاع 1 ميكرومتر وعرض 200 نانومتر) لمصفوفة SiNW. تُظهر SiNWs المرتبة جيدًا شدة إشارة SERS وتوحيدًا أفضل من SiNWs المرتبة عشوائيًا.Translated Description (French)
Des nanofils de silicium (SiNW) bien ordonnés sont appliqués en tant que substrats de diffusion Raman à surface améliorée (sers). La lithographie par interférence laser est utilisée pour fabriquer des nanostructures périodiques de grande surface. En contrôlant le temps de réaction de l'attaque chimique assistée par métal, divers rapports d'aspect des SiNW sont générés. Les nanoparticules d'Ag sont décorées sur les substrats par réaction redox pour permettre une bonne couverture d'Ag sur les SiNW. Au fur et à mesure que la hauteur des SiNW augmente, la diffusion de la lumière à l'intérieur des structures est améliorée. Le nombre de molécules sondes dans le volume de détection est également augmenté. Ces facteurs contribuent à une interaction lumière-matière plus forte et conduisent donc à une intensité de signal sers plus élevée. Cependant, l'effet de piégeage de la lumière est plus important pour les SiNW plus élevés, ce qui empêche la détection des signaux sers. Un rapport d'aspect optimisé ∼5:1 (1 μm de hauteur et 200 nm de largeur) pour le réseau SiNW est trouvé. Les SiNW bien ordonnés démontrent une meilleure intensité et uniformité du signal sers que les SiNW disposés au hasard.Translated Description (Spanish)
Los nanocables de silicio bien ordenados (SiNW) se aplican como sustratos de dispersión Raman de superficie mejorada (Sers). La litografía de interferencia láser se utiliza para fabricar nanoestructuras periódicas de gran superficie. Al controlar el tiempo de reacción del grabado químico asistido por metal, se generan varias relaciones de aspecto de los SiNW. Las nanopartículas de Ag se decoran en los sustratos mediante reacción redox para permitir una buena cobertura de Ag sobre los SiNW. A medida que aumenta la altura de los SiNW, se mejora la dispersión de la luz dentro de las estructuras. El número de moléculas de sondeo dentro del volumen de detección también aumenta. Estos factores contribuyen a una interacción luz-materia más fuerte y, por lo tanto, conducen a una mayor intensidad de la señal Sers. Sin embargo, el efecto de captura de luz es más significativo para los SiNW más altos, lo que impide la detección de las señales Sers. Se encuentra una relación de aspecto optimizada de ~5:1 (1 μm de altura y 200 nm de ancho) para la matriz SiNW. Los SiNW bien ordenados demuestran una mejor intensidad y uniformidad de la señal Sers que los SiNW dispuestos aleatoriamente.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مصفوفات SiNW ذات نسبة العرض إلى الارتفاع العالية مع زخرفة الجسيمات النانوية AG للكشف القوي عن SERS
- Translated title (French)
- Réseaux SiNW à rapport d'aspect élevé avec décoration de nanoparticules d'Ag pour une détection forte du sers
- Translated title (Spanish)
- Matrices SiNW de alta relación de aspecto con decoración de nanopartículas de Ag para una fuerte detección de Sers
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2080305883
- DOI
- 10.1088/0957-4484/25/46/465707
References
- https://openalex.org/W1622645825
- https://openalex.org/W1979969014
- https://openalex.org/W1982121273
- https://openalex.org/W2003712934
- https://openalex.org/W2030124038
- https://openalex.org/W2039238873
- https://openalex.org/W2051115823
- https://openalex.org/W2059335162
- https://openalex.org/W2065429003
- https://openalex.org/W2072459600
- https://openalex.org/W2075814025
- https://openalex.org/W2089188751
- https://openalex.org/W2133229273
- https://openalex.org/W2137647125
- https://openalex.org/W2163944065
- https://openalex.org/W2166920447