研究目的
制备并表征由超薄氧化层分隔的银半壳上有序排列的银颗粒阵列，以增强表面增强拉曼散射（SERS）性能。
研究成果
采用纳米球自组装、原子层沉积和去润湿相结合的简便方法制备的PoSS阵列结构，由于谷区域中额外的热点，显著提高了表面增强拉曼散射（SERS）性能（比传统半壳阵列高至10倍）。该结构在化学传感、生物传感和太阳能转换方面展现出应用前景，具有良好的重现性和可调性。
研究不足
所实现的表面增强拉曼散射（SERS）增强因子（最高约2.5×10^6）与其他方法相比并非最高（例如溶液合成法可达10^9），且该制备方法在重现性和工业化应用的规模化方面可能存在问题。使用银材料会使结构易氧化，测量时需要新鲜样品。
1：实验设计与方法选择：
制备过程包括纳米球自组装、原子层沉积（ALD）和金属薄膜去润湿，以形成半壳颗粒阵列（PoSS）结构。采用时域有限差分（FDTD）数值模拟方法对电磁场分布进行建模。
2：样品选择与数据来源：
使用尺寸为505±10纳米的聚苯乙烯（PS）纳米球作为模板。样品制备于镀有银和二氧化钛层的基底上。
3：实验设备与材料清单：
设备包括爱德华电子束蒸发系统、Beneq TFS-200原子层沉积系统、JEOL JSM-6700F场发射扫描电镜、Zolix太阳能电池量子效率/IPCE测量系统、雷尼绍拉曼成像显微镜及JEOL JFC-1600溅射仪。材料包含银、二氧化钛、PS纳米球及R6G探针分子。
4：实验流程与操作步骤：
包括在二氧化钛空心球阵列上沉积银层、二氧化钛原子层沉积、银薄膜溅射、热退火诱导去润湿，以及通过扫描电镜、漫反射和表面增强拉曼散射（SERS）进行表征。
5：数据分析方法：
采用标准公式计算SERS增强因子，并通过FDTD软件模拟场分布。
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FDTD simulation software
FDTD Solution 8.5
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Numerical simulation of electromagnetic field distributions
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JFC-1600
JEOL
Sputtering of Ag thin films
-
field emission scanning electron microscope
JSM-6700F
JEOL
Morphology characterization of nanostructures
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QE/IPCE measurement system
Solar Cell QE/IPCE
Zolix Instruments
Recording diffuse reflectance spectra
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electron-beam evaporation system
Edward
Edward
Deposition of Ag thin films
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atomic layer deposition system
TFS-200
Beneq
Deposition of TiO2 thin films
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Raman Imaging Microscope
Renishaw
SERS measurements
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polystyrene nanospheres
Polysciences, Inc.
Template for self-assembly
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