Nanogap structures are fundamental building block for the fabrication of nanometer-sized devices, because they represent the ultimate in terms of atomic control over physical properties and diversity of properties such as a switching and dynamic organization. When nanostructures approach each other, the properties of surface plasmons are altered as a result of the strong coupling between the localized surfaces plasmon of the nanostructures. But conventional lithography processes can’t meet standard requirements of cost, controllability, reliability and reproducibility due to basic limits such as proximity side effect and time consuming. In this study, 10 nm scale nanogap structures were fabricated in combination with 10nm metal pattern and flexible PDMS layer. Furthermore, various shapes and width of nanogap structures was fabricated on a variety of surfaces for versatile applications. For a potential application, this ability was exploited to detect single-molecule level surface-enhanced raman scattering, leading to application in biological and chemical sensing.
나노 갭 구조체는 나노미터 수준 장치의 기반이 되는 구조체이다. 이는 분자 자체가 전자회로의 기능단위로 수행할 수 있기 때문에 전력소모 및 가격 면에서 높은 성능을 발휘할 수 있고, 나노 갭의 너비가 수십 나노 이하로 접근하는 경우 반대 전하를 가진 플라즈몬 간의 커플링 반응에 따른 높은 전자기장의 세기를 기대할 수 있기 때문이다. 그러나 현재까지 개발된 리소그래피 공정들은 10 나노 수준의 구조체를 안정적이면서 싼 가격에 대량 생산 할 수 없었다. 그 이유는 근접장에 따른 역효과와 매우 느린 공정 프로세스 등 공정 자체가 가진 한계 때문이다.
본 연구는 10 나노 수준의 금속 패턴과 탄력성이 높은 PDMS를 결합한 스탬프를 통하여 대면적이면서 10 나노 수준의 나노 갭 구조체를 형성하였다. 또한 다양한 분야에 적용 가능성을 높이기 위하여 다양한 모양과 너비의 갭 구조체를 다양한 물질에 형성하였다. 특히 실질적인 응용분야로써 표면 증강 라만 산란 실험을 진행하여, 바이오 및 화학 센싱 도구로써의 가능성을 확인하였다.
