氧化锌微米花的共振拉曼和“负热淬灭”效应 3
氧化锌微米花的共振拉曼和“负热淬灭”效应
3
秦 莉1)
张喜田
2)
梁 瑶1) 张 锷1) 高 红
1)3)
张治国
3)
1)(哈尔滨师范大学理化学院物理系,哈尔滨 150080)2)(香港中文大学物理系,香港)
3)(哈尔滨工业大学应用物理系,哈尔滨 150001)(2005年11月30日收到;2006年1月11日收到修改稿)
利用化学气相沉积(C VD )的方法通过热氧化高纯锌粉在硅衬底上得到氧化锌微米花.X 射线衍射(XRD )结果表明,其具有六角纤锌矿晶体结构.场发射扫描电子显微镜(FE 2SE M )图像表明,合成的样品是由很多长且直的ZnO 亚微米棒组成的微米花,具有六角棱柱端面,棒的长度在30μm 到50μm 之间.在背向共振拉曼散射光谱测量中,观测到ZnO A 1(LO )的五阶声子紫外共振拉曼散射,表明样品具有较高的晶体质量.在变温光致发光谱测量中,观察到明显的中性受主束缚激子(A 0X )的“负热淬灭”效应,并讨论了其产生原因.
关键词:ZnO 微米花,光致发光,共振拉曼,“负热淬灭”效应
PACC :7855E ,7830,8160C ,8115H
3黑龙江省自然科学基金(批准号:ZT A2005234)、黑龙江省人事厅博士后启动基金、黑龙江省教育厅海外学人科研资助项目(批准号:
1055HZ O22)、黑龙江省教育厅科学技术研究项目(批准号:10551095)和哈尔滨师范大学优秀青年基金资助的课题.
通讯联系人.E 2mail :xtzhangzhang @1631com ,xtzhangzhang @https://www.sodocs.net/doc/cc6458102.html,
11引言
近年来,准一维半导体纳米材料,如纳米线、纳
米棒、纳米带等已经吸引了人们相当的注意力,这是因为他们不但能够表现出一些有意义的基本物理性质和介观性质,而且在未来的纳米光电子器件领域中具有巨大的潜在应用.其中ZnO 材料最为引人注意,因为它是一种直接带隙宽禁带(E g =3137eV )半导体,室温下具有较大的激子束缚能(60meV )[1—4]
,保证其室温下紫外激光发射,因而它成为制作紫外激光器的众多候选材料之一.同时,它还是一种多功能的半导体材料.ZnO 在很多领域已经得到广泛的
应用和研究[5,6]
,如作为表面声学波器件,压电材料,光电器件的透明窗口和发光材料等.到目前为止,一维ZnO 纳米结构的合成已经取得了重要进展,已制
备出了各种形貌,包括纳米线[7]、纳米棒[8]
、纳米带[9]、四角纳米棒[10]和纳米针[11]等.但是关于他们
的发光性质方面的研究工作相对来说就比较少[12]
,因为是在高温合成时一些杂质无意中引进材料中,这些杂质对发光可能是致命的,导致很难观察到近带边发射.此外,ZnO 材料的发光还和具体的实验条
件有关,不同的实验条件得到的发光情况不同,到目
前为止,氧化锌的可见发光机制仍然在讨论中[13]
.光谱技术是最适合用于研究半导体中的结构缺陷,通过光谱能够判断结构缺陷的性质.本文报道了利用化学气相沉积(C VD )的方法,在硅(100)衬底上生长出由很多亚微米米棒组成的氧化锌微米花.在紫外共振拉曼光谱测量中,观察到ZnO 纵向光学声子A 1(LO )模的五阶多声子散射过程.在光致发光(P L )光谱测量中,ZnO 微米花表现出新奇的光学性质,其中束缚激子(A °X )发射出现了所谓的“负热淬灭”效应现象,并且根据变温光谱,讨论了“负热淬灭”效应.
21实验过程
锌粉放在石英舟的一端,Si 衬底放在锌源的下游.然后将装有锌源的石英舟放入石英管内,石英管镶嵌在水平管式炉子的中部.加热之前,将系统用氮气冲洗20min.然后,将炉子在15min 之内加热至900°,恒温30min ,氮气流量30sccm ,生长室压力为300torr.当系统自然冷却到室温,低温沉积区的硅衬底上有白色膏状物质产生.合成的样品的晶体结构是通过使用英国百德科技有限公司生产的X 射线
第55卷第6期2006年6月100023290Π2006Π55(06)Π3119205
物 理 学 报
ACT A PHY SIC A SI NIC A
V ol.55,N o.6,June ,2006
ν2006Chin.Phys.S oc.
衍射系统(XRD ,D1X ,England )进行分析;应用日立
公司生产的场发射扫描电镜(FE 2SE M ,S 24700,Hitachi )表征产品的形貌.拉曼散射光谱和光致发光光谱测量是通过使用法国J 2Y 公司生产的微区拉曼光谱仪完成,氦2镉激光器的325nm 波长被用做激发光源,输出功率为5mW.这些测量都是在背散射几何结构中完成.
31结果与讨论
3111Z nO 样品的结构
图1为样品的XRD 图谱,在2θ=31174°,34140°
和36124°位置上的三个衍射峰分别地表征为ZnO 的(100),(002),(101)面上的衍射.利用XRD
谱图的衍射峰计算出ZnO 样品的晶格常数,a =013253nm ,c =015214nm ,与体材料ZnO 的晶格常数(a =
013249nm ,c =015207nm )相近[14]
,表明制备的ZnO 样品具有六角纤锌矿结构.
图2 氧化锌微米花的低分辨FE 2SE M 图像(a )以及高分辨FE 2SE M 图像(b )(插图是单根亚微纳米棒截面)
图1 氧化锌微米花的X 射线衍射图样
3121Z nO 样品的形貌
图2(a )是合成的ZnO 样品的低分辨场发射扫描电子显微镜(FE 2SE M )图像,表明ZnO 微米花覆盖整个Si 衬底.图2(b )给出了单个微米花的高分辨场发射扫描电子显微镜图像.每个微米花都是由从其内核心生长出来的亚微米棒组成,亚微米棒长且直,
其长度范围在30μm 到50μm 之间.图2(b )的插图是单根亚微米棒的顶端截面图,亚微米棒拥有六角棱柱结构,其直径范围在300nm 左右.
3131共振拉曼散射
室温紫外共振拉曼测量是通过使用法国J 2Y 公司生产的微区拉曼光谱仪,在背向散射几何结构中完成的,使用波长为325nm ,输出功率为5mW 的氦2镉激光器做为激发光源.图3是ZnO 微米花的室温紫外共振拉曼光谱.在共振拉曼散射中,激发的光子能量和具有纤锌矿结构氧化锌中带间跃迁的电子能量产生共振.由于氧化锌是极性对称晶体,所以纵向光学声子A 1(LO )和E 1(LO )模与其横向光学声子(T O )模的频率不同.如图3所示,共振拉曼光谱能够观测到A 1(LO )声子的5个尖锐的峰,它们的中心
分别位于574,1148,1736,2325,和2916cm
-1
,是A 1
(LO )声子中心频率(574cm -1)的倍数,相应的线宽
分别为24,43,52,65,和81cm -1
1我们没有看到来自E 1(LO )声子的散射,是因为在背向散射拉曼中,根据拉曼选择定则,理论上禁止E 1(LO )出现.同时,本实验中的多声子散射线宽不符合声子散射线宽方
程λ(n LO )=9n (cm -1)[15]
,其声子线宽随着阶数的升高出现展宽.通常认为这是由于ZnO 纳米晶中声
子的量子限制效应引起的[17]
.Rajalakshmi 的小组研
0213物 理 学 报55卷
图3 氧化锌微米花的共振拉曼散射谱,观测到A1(LO)声子的五阶多声子散射过程,它们的中心分别位于574,1148,1736, 2325,和2916cm-1,它们是A1(LO)声子中心频率(574cm-1)的倍数
究了氧化锌纳米粒子(直径小于10nm)的拉曼散射时发现,随着尺寸的减小,拉曼谱的线宽展宽增大. Rajalakshmi[17]提出这样限制效应的出现是由于除了来自布里渊区中心的声子散射外,其他声子也对拉曼散射有贡献.由于我们合成的氧化锌棒的尺寸较大,所以声子的量子限制效应不应是声子线宽展宽的主要原因.
而我们认为亚微米棒中残余应力和氧空位缺陷的存在可能是这种线宽展宽效应的主要原因[18].众所周知,氧化锌材料最易形成氧空位缺陷,导致氧化锌的自补偿效应非常强,实验上已经证明了这点.另外,合成的准一维氧化锌材料也很容易包含一些结构缺陷,这些缺陷的存在可能导致局部产生应力.因此,晶体场中的周期势将受到局部微扰,致使声子散射变得复杂.对于声子高阶模来说,这样展宽将随着阶数增高而增大,因为这是一个多声子参与过程,所以观察到我们这样的实验结果.这种展宽效应也曾在ZnO纳米晶[17]、ZnO纳米线[18,19]、T iO
2纳米线[20]中观察到.而相类似的多声子散射过程在单晶氧化锌体材料[15]、氧化锌薄膜[21]、氧化锌纳米线[18,19]中也曾被观察到.
3141Z nO微米花的光致发光(P L)和“负热淬灭”
效应
ZnO微米花的室温光致发光谱(没有给图)是由一个自由激子复合的、强的紫外发光峰和一个非常弱的绿色的可见发光峰组成.关于可见发光的理论模型已经提出很多[13],其中van Dijken等人[22]认为在可见光发射过程中纳米晶表面态或缺陷起了重要作用.他提出可见发光的辐射过程经过光生空穴被
图4 氧化锌微米花在82K时的光致发光谱(图中的虚线是应用
高斯分布的拟合)
纳米晶表面态俘获,然后遂穿回到纳米晶,和电子复合形成氧空位缺陷中心(V33
O
),每个V33O中拥有两个
空穴.最后,浅陷阱的电子和深陷阱(V33
O
)的空穴复合,辐出绿色的可见发光.根据van Dijken提出的可
图5 氧化锌微米花的变温光谱
见发光模型[22],实验上获得了弱的可见发光,说明生长的ZnO亚微米棒的表面态很少,同时,间接地证明了合成的ZnO微米棒晶体质量较好.图4是样品在82K时的P L谱.这个发光谱是由4个发光带组成,发光带的中心能量分别在31377,31363,31320,
和31243eV.他们分别是来自自由激子复合(X
A
)、中性施主束缚激子(D0X)发射、中性受主束缚激子(A0X)发射和自由电子向受主能级跃迁(FA).特别指出中性受主已经被证明是来自氮杂质.其发光性质的讨论将另文发表.图5是样品从82K到307K的变温光谱.随着温度的增加,D0X的峰强迅速减小,在141K时,D0X峰消失而由自由激子峰取代其优势
1213
6期秦 莉等:氧化锌微米花的共振拉曼和“负热淬灭”效应
地位.这是由于随着温度的增加,热能逐渐增大,使
D 0
X 束缚激子离化(离化能为13meV )而转化为自由
激子[23].其中,值得注意的是A 0
X 峰却表现出一个新颖奇特的性质,图6是A 0X 的发射峰强度随温度变化示意图(固体三角表示实验数据).从图中可以看出强度随温度的变化关系可分为3个温度区间,(1)1000ΠT ≤514,(2)518≤1000ΠT ≤7,(3)8≤1000ΠT ≤121在温区(1)和(3)中峰强随着温度的升高而减小,称为热淬灭效应.而在区间(2)中,峰强随着温度的升高而增加,这种反常的现象称为“负热淬灭”效
应,它是复合过程中中间态有贡献的特征标志
[24]
.
图6 A 0
X 发射峰强度与温度倒数的函数关系,固体曲线是利用方程(1)对实验数据的拟合
“负热淬灭”现象可以用发光强度随温度变化的
关系式来描述[24]
,表示为下式:
I (T )
I (0)=1+D 1e -E 1′Πk B T
1+C 1e -E 1Πk B T +C 2e
-E 2Πk B
T
,(1)
其中,I (T )和I (0)表示温度为T 和0K 下的发光强度,C 1,C 2和D 1是常数,T 是热力学温度,k B 是玻尔兹曼常数,E ′是“负热淬灭”效应的活化能,E 1和
E 2分别表示无辐射过程的活化能.方程(1)包含两
个无辐射过程和一个“负热淬灭”过程.利用方程(1)对实验数据拟合,获得的参数为I (0)=11174,E ′=36183meV ,D 1=8148,E 1=13100meV ,C 1=4100,
E 2=148189meV ,C 2=23061691图6的固体曲线代
表理论上拟合曲线,和实验数据符合的很好.第1个
无辐射过程(E 1)可能是A 0
X 束缚激子的热离化导致,因为A 0
X 的离化能恰好是13meV [25]
,而第2个无辐射过程(E 2)可能是中性受主能级电离导致,因为根据FA 跃迁发射的能量计算得到受主的电离能
是～200meV.那么本文中的A 0
X 束缚激子为什么发
生了“负热淬灭”?这是因为束缚激子(A 0
X )的发光强度与温度关系不仅受到复合中心影响而且还受到无辐射复合中心影响,即无辐射复合过程的势垒高度.中间能级态的存在是发生“负热淬灭”效应的必要条件.我们这里的中间能级态可能是由于高温合成时氮杂质引入导致晶格缺陷而形成.Watanabe 等人在ZnO 薄膜中观察到类似现象
[26]
,他
提出本征缺陷及表面态可能导致晶格缺陷而形成中
间态[26]
.当温度升高时,局限在中间能级态上的束缚激子获得热能而被激活,参与辐射复合跃迁,导致观察到了“负热淬灭”现象.这种“负热淬灭”效应在
ZnS 薄膜等材料中也被观察到
[24]
.在ZnS 薄膜材料
中观察到的“负热淬灭”效应活化能高达130meV ,几乎是本实验获得的活化能的4倍.
41结论
本文利用C VD 的方法制备了具有纤锌矿结构
的的氧化锌微米花,并研究了其光学性质.ZnO 五阶
声子共振拉曼散射和A 0
X 的“负热淬灭”效应在准一维微米结构中是第1次被观察到,并且提出氮杂质的引入可能导致中间能级态的形成.
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Re sonant Raman scattering and “negative thermal quenching ”
of ZnO microflowers 3
Qin Li 1)
Zhang X i 2T ian 2
)
Liang Y ao 1) Zhang E 1) G ao H ong 1)3) Zhang Zhi 2G uo 3
)
1)(Department o f Physics ,Harbin Normal Univer sity ,Harbin 150080)
2)(Department o f Physics ,the Chinese Univer sity o f Hong K ong ,Shatin ,N .T .Hong K ong )3)(Department o f Applied Physics ,Harbin Institute o f Technology ,Harbin 150001,China )
(Received 30N ovember 2005;revised manuscript received 11January 2006)
Abstract
In this paper ,ZnO m icroflowers were synthesized on silicon substrates by the thermal oxidation of pure Zn powder (99199%).The X 2ray diffraction spectrum (XRD )showed that ZnO m icroflowers have a hexag onal wurtzite structure.The field 2em ission scanning electron m icroscope (FE 2SE M )image indicated that as 2synthesized ZnO m icroflowers consisted of lots of
long and straight m icrorods ,which possessed hexag onal prism m orphology.The length of m icrorods ranges from 30to 50μm.The
resonant Raman spectrum showed multiphonon scattering process the 5th 2order longitudinal optical phonon (A 1(LO ))m ode in the backscattering geometry ,indicating that the sam ple is of high quality.In the tem perature 2dependent photolum inescence (P L )spectra ,“negative thermal quenching ”phenomenon of neutral acceptor bound exciton (A 0X )was observed ,and its origin was discussed.
K eyw ords :ZnO m icroflowers ,photolum inescence ,resonant Raman spectrum ,“negative thermal quenching ”effect PACC :7855E ,7830,8160C ,8115H
3Project supported by the Natural Science F oundation of Heilongjiang Province (G rant N o.ZT A2005234),the P ostdoctoral S tart 2up F oundation of Pers onnel
Department ,Heilongjiang Province ,the Project of Overseas T alent of Education Department ,Heilongjiang Province (G rant N o.1055HZ O22),the Science T echnology and Research Project of Education Department ,Heilongjiang Province (G rant N o.10551095)and the Skeleton T eacher Innovative Ability Project of Harbin N ormal University.
C orresponding author.E 2mail :xtzhangzhang @https://www.sodocs.net/doc/cc6458102.html, ,xtzhangzhang @https://www.sodocs.net/doc/cc6458102.html,
3
2136期
秦 莉等:氧化锌微米花的共振拉曼和“负热淬灭”效应
热载流子效应对器件可靠性的影响
重庆邮电大学研究生堂下考试答卷 2011-2012学年第2学期考试科目微电子器件可靠性 姓名徐辉 年级2011级 专业微电子与固体电子学 学号S110403010 201 20122年5月25日
热载流子效应对器件可靠性的影响 徐辉 （重庆邮电大学光电工程学院，重庆400065） 摘要：介绍了几种热载流子以及MOSFET的热载流子注入效应。在此基础上总结了热载流子注入效应对MOS器件可靠性的影响。随着MOS器件尺寸的缩小和集成电路规模的增大，热载流子效应显得更加显著。最后介绍了几种提高抗热载流子效应的措施。 关键词：热载流子；热载流子注入效应；可靠性 Effects of Hot-carriers Injection Effect on the Reliability Xu Hui (College of Photoelectric Engineering,Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing, 400065,P.R.China) Abstract:The effect of hot carrier and the MOSFET hot-carriers injection are reviewed.On this basis,the hot-carriers injection effect on the reliability of MOS devices are summed up.With the increasing size of MOS devices shrink in size and integrated circuits,the hot-carriers effect is even more significant.Finally,several measures to improve the thermal carrier effects are introducted. Key wards:hot carrier;hot-carriers injection effect;reliability 0前言 随着VLSI集成度的日益提高，MOS器件尺寸不断缩小至亚微米乃至深亚微米级，热载流子效应已成为影响器件可靠性的重要因素之一。从第一次意识到热载流子可导致器件退化以来，有关MOSFET热载流子效应的研究已持续了近30年。热载流子注入效应对MOS器件性能的影响也越来越引起人们的关注。 1热载流子 当载流子从外界获得了很大能量时，即可成为热载流子。例如在强电场作用下，载流子沿着电场方向不断漂移，不断加速，即可获得很大的动能，从而可成为热载流子。对于半导体器件，当器件的特征尺寸很小时，即使在不很高的电压下，也可产生很强的电场，从而易于导致出现热载流子。因此，在小尺寸器件以及大规模集成电路中，容易出现热载流子。 在使用条件下，MOSFET会遇到四种类型的热载流子[1]； 沟道热载流子(CHC)；衬底热载流子(SHC)，漏端雪崩热载流子(DAHC)；和二次产生热电子(SGHE)。 沟道热载流子(CHC)：热电子来源于表面沟道电流，是从源区向漏区运动的电子，在漏结附近受到势垒区电场加速，电子获得了能量而被加速，成为热电子。 衬底热载流子(SHC)：热电子来源于衬底电流，在势垒区电场的加速下运动到Si-SiO2界面，其中部分电子的能量可以达到或超过Si-SiO2势垒高度，便注入到栅氧化层中去。 漏端雪崩热载流子(DAHC)：晶体管处在饱和状态时，一部分载流子在夹断区域与晶格原子相撞，通过碰撞电离，激发电子-空穴对。
表面拉曼增强效应
表面拉曼增强效应 Fleischmann 等人于1974 年对光滑银电极表面进行粗糙化处理后,首次获得吸附在银电极表面上单分子层吡啶分子的高质量的拉曼光谱。但Fleishmann认为这是由于电极表面的粗糙化，电极真实表面积增加而使吸附的吡啶分子的量增加引起的，而没有意识到粗糙表面对吸附分子的拉曼光谱信号的增强作用。一直到1977年，Van Duyne 和Creighton两个研究组各自独立地发现，吸附在粗糙银电极表面的每个吡啶分子的拉曼信号要比溶液中单个吡啶分子的拉曼信号大约强106倍，指出这是一种与粗糙表面相关的表面增强效应,被称为SERS 效应。 表面增强拉曼散射(SERS)效应是指在特殊制备的一些金属良导体表面或溶胶中,在激发区域内,由于样品表面或近表面的电磁场的增强导致吸附分子的拉曼散射信号比普通拉曼散射(NRS) 信号大大增强的现象。 表面增强拉曼克服了拉曼光谱灵敏度低的缺点, 可以获得常规拉曼光谱所不易得到的结构信息, 被广泛用于表面研究、吸附界面表面状态研究、生物大小分子的界面取向及构型、构象研究、结构分析等, 可以有效分析化合物在界面的吸附取向、吸附态的变化、界面信息等。 近来，研究者主要使用在低维纳米结构基底上附载贵金属纳米颗粒的方法来提高 SERS 的增强性能。尤以 Rajh小组[27]将贵金属纳米颗粒附于 TiO2纳米线上得到强的 SERS 增强效应后，陆续有报道[28-31]
贵金属/低维半导体材料如 Ag/ZnO、Au/TiO2及 Ag/Ga2O3被用作SERS 衬底。这些基底的优良 SERS 增强性能均涉及了金属与半导体之间的协同作用，如 Lee[32]、Fan[33]等小组使用高度阵列化的 ZnO纳米针或纳米棒作为模板，制得 Au/ZnO 或 Ag/ZnO 复合纳米结构，具有较好的SERS 增强性能及重现性。而我们所做的螺旋状纳米氧化锌上负载银单质鲜有报道，其表面拉曼增强在光催化反应，污染物降解等方面存在较大价值，前景广阔。 参考文献： [27] Musumeci A, Gosztola D, Schiller T et al. SERS of Semiconducting Nanoparticles (TiO2 Hybrid Composites) [J]. J. Am. Chem. Soc., 2009, 131: 6040-6041 [28] Sirbuly D?J, Tao A, Law M et al. Multifunctional nanowire evanescent wave optical sensors [J]. Adv. Mater., 2007, 19: 61-66 [29] Yang L, Jiang X, Ruan W et al. Charge-transfer-induced surface-enhanced Raman scattering on Ag?TiO2 nanocomposites [J]. J. Phys. Chem. C, 2009, 113: 16226-16231 [30] Prokes S M, Glembocki O J, Rendell R W et al. Enhanced plasmon coupling in crossed dielectric/metal nanowire composite geometries and applications to surface-enhanced Raman spectroscopy [J]. Appl. Phys. Lett.,
第一次综述热载流子注入效应对MOS器件性能的影响讲解
热载流子效应及其对器件特性的影响 组长：尹海滨09023105 整合资料撰写综述 组员：马祥晖09023106 查找问题三资料 王小果09023128 查找问题二资料 李洋09023318 查找问题一资料
目录 一绪论————————————————————————————————3 二正文主题——————————————————————————————4 1热载流子与热载流子注入效应—————————————————————4 1.1载流子的概念 1. 2热载流子的概念及产生 1. 3热载流子注入效应 1.4热载流子效应的机理 2热载流子注入效应对MOS器件性能的影响———————————————6 2.1热载流子对器件寿命的影响 2. 2热载流子效应的失效现象 2.2.1雪崩倍增效应 2.2.2阈值电压漂移 2.2.3 MOSFET性能的退化 2.2.4寄生晶体管效应 2.3热载流子注入对MOS结构C-V和I-V特性的影响 2.3.1热载流子注入对MOS结构C-V特性的影响 2.3.2热载流子注入对MOS结构I-V特性的影响 3提高抗热载流子效应的措施——————————————————————10 3.1影响热载流子效应的主要因素 3.2提高抗热载流子效应的措施 三结论————————————————————————————————12 四主要参考文献————————————————————————————12
一绪论 随着科学技术的发展，半导体器件在未来将会有着良好的发展前景，据世界半导体贸易统计歇会（WSTS）日前发布的一份预测报告，世界半导体市场发展未来三年将会保持两位数的增长，这份报告中还表明，全球半导体业之所以能保持高增长，集成电路IC芯片的高需求功不可没，给全球半导体业注入了新的活力。在最近三年里，三网融合的大趋势有力的推动着芯片业的发展。无论是在移动通信业，无线数据传输业，还是PC机芯片都有着良好的发展趋势。而缩小芯片体积和提高芯片性能是阻碍集成电路发展的两大重要因素，为了进一步缩小芯片体积，科学家们正在研制一系列的采用非硅材料制造的芯片，例如砷化镓，氮化镓等；另外芯片器件性能的提高也是重中之重，其中芯片器件可靠性是衡量其性能的重要指标，尤其是在航天，航海等军事方面尤为重要。 本综述报告讨论的就是对器件特性和可靠性的影响因素之一的热载流子效应及其应用。
SERS(表面增强拉曼散射)理论
SERS 的物理类模型 物理类模型致力于阐释金属表面局域场的增强，它的主要代表包括表面电磁增强模型和镜像场模型。 1、表面电磁增强模型（Electromagnetic Enhancemant Model ，简记为EM ） 表面电磁增强模型[5~7]又可称为表面等离子体共振模型，它认为一个吸附在金属表面的分子的诱发偶极矩是通过金属椭球由入射场和散射场共同产生的。对于椭球比光波波长小的情况，在频率与偶极表面等离子体共振时，散射场比入射场大，这可以看作是椭球外部空间的场密度的影响。因此拉曼散射场会与金属颗粒的强散射场引起的金属颗粒表面的等离子体振荡发生共振，这种共振的结果使振荡分子产生了非常大的能量。 如图2－1所示，把一个可以看成经典电偶极子的分子放在球形金属颗粒外的r 'ρ处，以频率为ω0的平面波照射，分子偶极子会产生频率为ω的拉曼散射，其偶极矩为： ),(),(00ωαωr E r P P ρρρρ?'=' (2-1) 这里的α'是分子的拉曼极化率而P E ρ包括两部分： ),(),(),(000ωωωr E r E r E LM i P '+'='ρρρρρρ (2-2) 其中i E ?是入射场的场强，LM E ρ是用Lorenz-Mie 理论计算获得的散射场场强。在 观察点r ρ处与拉曼散射相关的电场由下式给出 ),(),(),(ωωωr E r E r E sc dip R ρρρρρρ+= (2-3) 图2－1 纳米颗粒表面增强散射示意图
其中，dip E ρ是球形颗粒不存在时振荡偶极子P ρ发射的场，sc E ρ是由球形颗粒产生的必须满足频率ω的边值问题的散射场。 拉曼散射的强度R I 是远场振幅R E ρ的平方：2/)ex p(),(lim r ikr r E I R kr R ω??∞ →=，增强因子G 定义为0R R I I G =，其中0R I 是在金属球形颗粒不存在时的拉曼强度。 那么在小颗粒的限制下，增强因子可由下式给出： [] 230333033303)(3)1/()1/()(3i n n r g a r i r g a g a r i i n n g a i G ρρρρρρρρρ?+'+'-'+'-?+= (2-4) 这里的i ρ指入射场在r '处的偏振态，也就是()i E r E i ρρ00,='ω，r r n ''=/ρρ，g 和g 0是表达式()()21+-εε在ω和ω0处的值，其中ε是胶体颗粒与周围物质的复合介电函数的比值。 当分子在金属球表面上()a r ='即且入射和散射光场的偏振方向与散射平面垂直时，增强因子将由下式给出： 2 0042215gg g g G +++= (2-5) 当Re(ε)等于-2时，g(或g 0)的值将会变大。这也恰好是激发球形颗粒表面等离子体的条件。此时，G 主要决定于gg 0项，方程(2-5)将变成 2 080gg G = (2-6) 于是根据这一模型，当入射光和散射光的频率满足表面等离体子共振条件时， 就可以得到强的SERS 信号，在这种情况下，G 的值将与()[]41ε''-'成正比式中的ε' 和ε'' 分别为()εRe 和()εIm 。 当球体完全被吸附分子覆盖时，可以对每个分子的拉曼散射光求平均，将每一个吸附分子都认为成一个垂直于表面振动的偶极子，则 2 0)21)(21(g g G ++= (2-7) 于是，对于从吸附在球形金属颗粒上的分子观察到SERS 效应的电磁理论，当下列条件满足时，将能够观察到强的增强：（1）颗粒的尺寸必须小于光的波长λ（2）激发频率或散射频率必须满足表面等离体子共振条件（3）分子不能距表面太远。
(四)MOSFET及其IC的热载流子失效
MOSFET 及其IC 的失效的失效——————热载流子效应热载流子效应 Xie Meng-xian. (电子科大，成都市) 对于MOSFET 及其IC ，在高温偏置条件下工作时，有可能发生阈值电压的漂移；但若在没有偏置的情况下再进行烘烤（200～250o C ）几个小时之后，即可部分或者全部恢复原来的性能；不过若再加上电压工作时，性能又会产生变化。这就是热载流子效应所造成的一种失效现象。 （1）热载流子热载流子及其及其及其效应效应效应：： 在小尺寸MOSFET 中，不大的源-漏电压即可在漏极端附近处形成很高的电场；特别是，当MOSFET 工作于电流饱和的放大状态时，沟道在漏极附近处被夹断（耗尽），其中存在强电场；随着源-漏电压的升高、以及沟道长度的缩短，夹断区中的电场更强。这时，通过夹断区的载流子即将从强电场获得很大的漂移速度和动能，就很容易成为热载流子，同时这些热载流子与价电子碰撞时还可以产生雪崩倍增效应。 由于热载流子具有很大的动能和漂移速度，则在半导体中通过碰撞电离可产生出大量次级的电子-空穴对——次级热载流子；其中的电子（也包括原始电子）将流入漏极而形成输出源-漏电流（I DS ），而产生出的次级空穴将流入衬底而形成衬底电流（I sub ），如图1所示。通过测量I sub 就可以得知沟道热电子和漏区电场的情况。 若夹断区中的一些热载流子与声子发生碰撞、得到了指向栅氧化层的动量，那么这些热载流子就有可能注入到栅氧化层中；进入到栅氧化层中的一部分热载流子，还有可能被陷于氧化层中的缺陷处，并变成为固定的栅氧化层电荷，从而引起阈值电压漂移和整个电路性能的变化。 对于发生了热载流子注入的器件，若进行烘烤的话，即可提供足够的能量，让那些被氧化层中的陷阱（缺陷）陷住的热载流子释放出来而回到硅中，从而使得器件又恢复到原来无热载流子的状态。据此也可以判断是否热载流子效应所引起的失效。 （2）热载流子引起MOSFET 性能的退化性能的退化：： 热载流子对器件和IC 所造成的影响主要表现在以下两个方面。 ① 产生寄生晶体管效应。当有较大的I sub 流过衬底（衬底电阻为R sub ）时将产生电压降（Isub×Rsub ），这会使源-衬底的n+-p 结正偏（因为源极通常是接地的），从而形成一个“源-衬底-漏”的寄生n+-p-n+晶体管；这个寄生晶体管与原来的MOSFET 相并联而构成一个复合结构的器件，这种复合结构往往是导致短沟道MOSFET 发生源-漏击穿的原因，并且还会使伏安特性曲线出现回滞现象，在CMOS 电路中还将会导致闩锁效应。 为了提高短沟道MOSFET 的源-漏击穿电压及其可靠性，就应当设法不让与热载流子有关的寄生晶体管起作用。因此，就需要减小衬底电阻R sub ，以使得乘积(I sub ×R sub )<0.6V ，这图1 n-MOSFET 的热电子效应
SERS表面增强拉曼
Surface-enhanced Raman spectroscopy From Wikipedia, the free encyclopedia (Redirected from Surface-enhanced Raman scattering) Raman spectrum of liquid 2-mercaptoethanol (below) and SERS spectrum of 2-mercaptoethanol monolayer formed on roughened silver (above). Spectra are scaled and shifted for clarity. A difference in selection rules is visible: Some bands appear only in the bulk-phase Raman spectrum or only in the SERS spectrum. Surface-enhanced Raman spectroscopy or surface-enhanced Raman scattering (SERS) is a surface-sensitive technique that enhances Raman scattering by molecules adsorbed on rough metal surfaces or by nanostructures such as plasmonic-magnetic silica nanotubes.[1] The enhancement factor can be as much as 1010 to 1011,[2][3] which means the technique may detect single molecules.[4][5] Contents [hide] ?1History ?2Mechanisms o 2.1Electromagnetic theory o 2.2Chemical theory ?3Surfaces ?4Applications o 4.1Oligonucleotide targeting ?5Selection rules ?6References
《集成电路制造工艺与工程应用》第三章第四节热载流子注入效应与LDD工艺技术
《集成电路制造工艺与工程应用》第三章第四节热载流子注入效应与LDD工艺技术 内容简述： 为了不断提高器件的性能和单位面积器件的密度，器件的尺寸不断按比例缩小。但是这种按比例缩小并不是理想的，不是所有的参数都是等比例缩小的，例如器件的工作电压不是等比例缩小的，器件的沟道横向电场强度会随着器件尺寸的不断缩小而增加，特别是漏端附近的电场最强，当器件的特征尺寸缩小到亚微米和深亚微米，漏端附近会出现热载流子效应（Hot carrier Inject --HCI）。 因为热载流子注入效应会导致几个严重的问题，最终使器件和芯片失效。为了改善热载流子注入效应，半导体研发人员提出利用降低漏端与衬底pn结附近的峰值电场强度的LDD工艺技术来改善热载流子注入效应。 3.4 热载流子注入效应与轻掺杂漏（LDD）工艺技术-------------------------------------- 3.4.1 热载流子注入效应简介----------------------------------------------------------- 3.4.2 双扩散漏（DDD）和轻掺杂漏（LDD）工艺技术-------------------------- 3.4.3 隔离侧墙（Spacer Sidewall）工艺技术-------------------------------------- 3.4.4 轻掺杂漏离子注入和隔离侧墙工艺技术的工程应用----------------------- 3.4热载流子注入效应与轻掺杂漏（LDD）工艺技术 3.4.1热载流子注入效应简介 为了不断提高器件的性能和单位面积器件的密度，器件的尺寸不断按比例缩小，但是这种按比例缩小并不是理想的，不是所有的参数都是按比例缩小的，例如器件的工作电压不是等比例缩小的，器件的沟道横向电场强度会随着器件尺寸的不断缩小而增加，特别是漏端附近的电场最强。当器件的特征尺寸缩小到亚微米和深亚微米，漏端附近会出现热载流子效应(Hot Carrier Inject - HCI)。 为了更好的理解热载流子效应，我们先来理解一下MOSFET理想的IV特性曲线。当V g>V t（V t为阈值电压）时，首先漏端电流随漏端电压线性增加，因为此时器件沟道的作用可以等效于一个电阻，这个工作区间称为线性区。随着漏端电压不断升高，栅极在漏端附近的反型层厚度不断减小，漏电流偏离线性，这个工作区间称为非线性区。当漏端电压继续不断增大时，漏电流的曲线缓慢变平，直到沟道被夹断，漏电流趋于定值，器件最终进入饱和区。如图3-59所示，是MOSFET理想的电压与电流特性曲线。 1
表面增强拉曼散射作用在免疫标记检测中的应用研究进展
表面增强拉曼散射作用在免疫标记检测中的应用研究进展 焦昆鹏 （河南科技大学食品与生物工程学院洛阳471023） 摘要：SERS标记免疫检测具有灵敏度高、高光谱选择性，特别适合分子识别、药物筛选、生物靶向等生物医药领域，和食品、环境检测领域。本文就SERS现象、SERS标记免疫检测的基本原理和SERS标记免疫检测的研究进展进行了简单的论述和总结。 关键词：SERS；免疫检测；研究进展 表面增强拉曼现象（SERS）自1974年被M. Fleischmann等首次报道以来，相关理论和应用研究一直是科学研究的热点。多数分子的SERS光谱和普通拉曼光谱差别较大，因此SERS光谱可用于研究分子-界面相互作用。由于水分子的拉曼截面很小，拉曼光谱适合于水环境的检测。同时，SERS具有极高的检测灵敏度，特殊条件下甚至可以达到单分子和单纳米粒子的检测。在生物技术领域，SERS金纳米标记方法结合免疫检测技术是一个研究热点。该方法将具有强拉曼信号的标记分子和抗体（抗原）蛋白分子吸附于纳米金表面，通过拉曼谱仪检测标记分子的SERS信号，以达到示踪抗原/抗体的目的。相比其他免疫检测方法，SERS标记免疫检测具有灵敏度高、高光谱选择性，特别适合分子识别、药物筛选、生物靶向等生物医药领域，和食品、环境检测领域。本文就SERS现象、SERS 标记免疫检测的基本原理和SERS标记免疫检测的研究进展进行了简单的论述和总结。 1.拉曼散射 1928年，印度物理学家Raman和Krishnan根据一些科学家在1923-1927年间的语言，首次在苯中发现了散射光频移的现象，即拉曼效应[1]。拉曼散射是由于物质对光的非弹性散射引起。当入射光子以一定的能量与某一分子发生非弹性碰撞后，光子频率出现位移，位移量与碰撞分子的某一振动频率相等。散射后的光子能量与入射光子相比，可能增高也可能降低，这取决于与之碰撞的分子是处于激发态还是基态。当光子与某一处于基态的分子相互作用后，光子激发某一振动失去能量，散射后光子表现出较低能量V s，这种散射称为斯托克斯散射；当
表面增强拉曼光谱技术及其在生物分析中的应用
食品课程论文 题目表面增强拉曼光谱技术及其生物分析应用研究进展 姓名陈坤学号2009309010006 专业食品科学 二○○九年十二月
表面增强拉曼光谱技术及其生物分析应用研究进展Bioanalysis Application of Surface-enhanced Raman Spectroscopic （陈坤2009309010006 食科院食品科学） 摘要：拉曼光谱诞生距今已整整80年，激光器、CCD检测器、光纤探针技术的发展使拉曼光谱分析仪器及其应用进展日新月异。然而传统拉曼光谱信号微弱，因此表面增强拉曼散射光谱（SERS）凭借其超灵敏且具有化学选择性而被广泛应用于生物分子鉴定。它是一种信号强度高，荧光和水的背景干扰小的表面分析技术。本文就SERS在生物应用方面的研究作简单回顾。 关键词：表面增强拉曼光谱（SERS）；生物分析；应用 拉曼光谱是用途广泛的无损检测和分子识别技术，它能够提供化学和生物分子结构的指纹信息。但是常规拉曼散射截面分别只有红外和荧光过程的10-6和 10-14。[1]这种内在低灵敏度的缺陷曾制约了拉曼光谱应用于痕量检测和表面科学领域。尽管拉曼光谱技术是一种重要的生物化学分析工具，但由于其信号强度低，而生物分子通常在自然环境下含量较低，这样得到的拉曼信号很小或者检测不到，作为信息读出手段往往缺乏高灵敏性。直到20世纪70年代中期，Fleischmann、Van Duyne和Creighton分别领导的3个研究组[2-4]分别观测和确认了表面增强拉曼现象，即在粗糙银电极表面的吡啶分子的拉曼信号比其在溶液中增强了约106倍。人们将这种由于分子等物种吸附或非常靠近具有某种纳米结构的表面，其拉曼信号强度比其体相分子显著增强的现象称作表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering，SERS)效应。SERS效应的发现有效地解决了拉曼光谱在表面科学和痕量分析中存在的低灵敏度问题。 1. 表面增强拉曼散射机理 与SERS实验和应用所取得的进展相比，SERS理论的研究一直相对滞后，这主要是因为具有SERS效应的体系非常复杂。体系表面形貌和表面电子结构，光和粗糙表面的相互作用，光和分子的相互作用，分子在表面的取向、成键作用以及分子和表面的周边环境，入射光的强度、频率、偏振度和偏振方向等因素对SERS谱图的影响均比较复杂。SERS体系的这些复杂性导致了人们对SERS效应认知的多样性. 人们从各个角度和具体实验条件提出了不同的SERS机理[5]。 目前学术界普遍认同的SERS机理主要有物理增强机理和化学增强机理两类。SERS谱峰强度ISERS常具有以下正比关系[6, 7]： 式中，E（ω0）和E（ωS）分别为频率为ω0的表面局域光电场强度和频率为ωS的表面局域散射光电场强度；ρ和σ分别为分子所处位置的激发光的电场方向和拉曼散射光的电场方向；（αρσ）fi是某始态∣i〉经中间态∣r〉到终态∣f〉的极化率张量。 式（1）I SERS前半部分表明，入射与散射光的局域电场强度越大，拉曼信号强度越大，这来自于物理增强机理的贡献，通常归因于电磁场增强（Electromagnetic enhancement, EM）机理[8]。式，（1）后半部分表明，体系极化
表面增强拉曼散射(SERS)光谱简介
表面增强拉曼散射(SERS)光谱简介 1.拉曼光谱简介： 光与物质分子的碰撞可以分为两类，即弹性碰撞和非弹性碰撞。光的散射可以看作是光子与物质碰撞后运动方向的改变。如果发生的是弹性碰撞，即光子仅改变运动方向而在碰撞过程中没有发生能量交换，这种散射为瑞利散射(Rayleigh scattering)；如果发生的是非弹性碰撞，即光子不仅发生了运动方向的改变，而且在碰撞过程中有能量交换，这种散射就是拉曼散射(Raman scattering)。结合图1我们可以更加清楚地了解光的散射过程。 图1 瑞利散射与拉曼散射的基本原理 在激发光的激发下，分子从它的某一振动态(基态或激发态)跃迁到一个激发虚态，在皮秒时间尺度内跃迁回基态，同时伴随着光子的释放。这时，大部分跃迁回基态时所释放的光子的波长与激发光相同，就是瑞利散射线。另有少数光子的波长与激发光不同，即拉曼散射线，该散射又可以分为两类(见图1)：Stokes 散射和反Stokes散射。由于常温下处于振动基态的分子数远多于处于振动激发态的分子数，所以Stokes谱线要比反Stokes线强得多。拉曼光谱所关心的是拉曼散射光与入射光频率的差值，即拉曼频移。不同的激发光所产生的拉曼散射光频率也不相同，但是拉曼频移是相同的。拉曼频移表征的是化合物的振动—转动能级，在这一点上拉曼光谱与红外光谱是十分相似的[1,2]。 拉曼光谱是一项重要的现代光谱技术，它的应用早已超出化学、物理的范畴，渗透到生物学、矿物学、材料学、考古学和工业产品质量控制等各个领域，成为研究分子结构和组态、确定晶体结构的对称性、研究固体中的缺陷和杂质、环境污染物、生物分子和工业材料微观结构的有力工具。
半导体材料表面增强拉曼散射的分析应用
半导体材料的表面增强拉曼散射的分析应用 纪伟，赵兵，尾崎幸 得益于表面增强拉曼散射（SERS）活性衬底的显著发展，SERS技术日益成为在各个领域的一项重 要的分析技术。半导体材料所固有的理化特性提供了基于SERS的分析技术的发展和改进的可能，因此基 于半导体的SERS技术特别有趣。根据半导体材料的SERS的效应，基于半导体的SERS技术可分为两 个区域：（1）半导体增强拉曼散射，其中半导体材料直接用作底物用于增强吸附分子的拉曼信号；（2）半导体介导的增强拉曼散射，其中半导体被用作一个“天线”或“陷阱”，用以调制由金属基板造成的拉曼增强。然而基于半导体的SERS理论仍然不完整，正在不断发展，基于半导体的SERS技术为生物分析，光 催化，太阳能电池，传感和光电器件等领域带来了实质性的进展。这次回顾的目的是概述这一新兴研究领域的最新进展，并特别强调了其分析性能和应用领域。版权所有@015年约翰·威利父子有限公司 关键词：半导体增强拉曼散射;半导体介导增强拉曼散射;基于半导体的SERS技术;半导体材料;金属/半导 体混合动力 介绍 弗莱希曼在1974年对增强拉曼散射效应的开拓性发现有了大量后续进展。【1】由Jeanmaire，Van Duyne，阿尔布雷希特和克赖顿在1977年以后的活动最终开拓了拉曼光谱的一个令人振兴的领域——表面增强拉曼散射（SERS）。【2,3】SERS现在已成为一个非常活跃的研究领域，诸如光学，光子学，表面科学，以及固态物理学领域。【4-6】】]经过40年的发展，由于高灵敏度和特异性分析以及用于非破坏性的实时分析选项原位，SERS已经成为一种广泛使用的强大技术。【7-10】作为一种表面光谱技术，SERS需要使用具有纳米级粗糙度的合适底物来实现拉曼强度的提高。在基于SERS应用程序的开发中，新的SERS活性基底的发展起着关键作用。通常情况下，因为金属纳米颗粒或纳米结构能通过表面等离子体导致共振强电磁增强，它们被广泛地用于实现大幅度的SERS效应。【11-13】迄今为止，我们已经在金属基板上的控制，以及合成金属基片的组装和变形中取得巨大成就。【14-19】然而，这些进步在传感应用不断增加的需求面前仍然不够。半导体材料为传统SERS注入新的活力，由于其独特的光学，化学，电气和催化性能，更多具有发展前景的功能可能会被发现。【20-27】 至今，各种关于在半导体基板上的增强拉曼散射效果的研究一直在进行。这些新的SERS技术可分为两个区域：（1）半导体增强拉曼散射，其中半导体材料直接用作底物用于增强吸附分子的拉曼信号；（2）半导体介导的增强拉曼散射，其中半导体被用作一个“天线”或“陷阱”，用以调制由金属基板（例如金属/半导体异质结构）造成的拉曼增强。与传统的SERS相比，基于半导体的SERS拉曼增强被认为是各种共振（包括表面等离子体，电荷转移，分子和激子共振）的组合。【28】]虽然理论仍然不完整，在不断发展中，但基于半导体的表面增强拉曼光谱技术已被用于开发一些依赖半导体材料不同理化性质的具有前景的应用程序（图1）。这些令人瞩目的成就使人们对SERS的内在本质有了新的认识，并为推进基于SERS的分析应
表面增强拉曼光谱
表面增强拉曼光谱编辑词条 拉曼光谱和红外光谱一样同属于分子振动光谱，可以反映分子的特征结构。但是拉曼散射效应是个非常弱的过程，一般其光强仅约为入射光强的10^-10。所以拉曼信号都很弱， 要对表面吸附物种进行拉曼光谱研究几乎都要利用某种增强效应。 Fleischmann 等人于1974 年对光滑银电极表面进行粗糙化处理后，首次获得吸附在银电极表面上单分子层吡啶分子的高质量的拉曼光谱。随后Van Duyne 及其合作者通过系 统的实验和计算发现吸附在粗糙银表面上的每个吡啶分子的拉曼散射信号与溶液相中的吡 啶的拉曼散射信号相比，增强约6 个数量级，指出这是一种与粗糙表面相关的表面增强效 应，被称为表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS) 效应。 ? 中文名称 ? 表面增强拉曼光谱 ? ? 外文名称 ? Surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS ? ? 专业 ? 光电分析技术 ? 背景简介 折叠拉曼光谱 1928年,C. V. Raman发现了拉曼散射现象。60年代激光器大幅提高了激发效率,成为拉曼光谱的理想光源,拉曼散射的研宄进入全新时期。后期单色仪、检测器、光学显微镜、 微弱信号检测技术与计算机技术的发展,使拉曼光谱技术在化学、物理和生物等许多领域取
得很大的进展。近年来,随着仪器技术的进步和非线性光学的发展,各种拉曼光谱新技术纷纷出现,比如共聚焦显微拉曼光谱(Confocal Raman Spectroscopy, CRS)、激光光镊拉曼光谱(Laser Tweezers RamanSpectroscopy, LTRS)、相干反斯托克斯拉曼光谱(Coherent Anti-stokes RamanSpectroscopy, CARS)、受激拉曼光谱(Stimulated Raman Spectroscopy, SRS)、针尖表面增强拉曼光谱(Tip Enhanced Raman Spectroscopy, TERS)等。目前,拉曼光谱技术己被广泛应用于材料、化工、石油、高分子、生物、环保、地质等领域。 折叠表面增强拉曼光谱 拉曼散射效应非常弱,其散射光强度约为入射光强度的10~10极大地限制了拉曼光谱的应用和发展。1974年Fldshmann等人发现吸附在粗糙金银表面的tt旋分子的拉曼信号强度得到很大程度的提高,同时信号强度随着电极所加电位的变化而变化。1977 年,Jeanmaire 与Van Duyne, Albrecht 与Creighton等人经过系统的实验研究和理论计算,将这种与银、金、铜等粗糙表面相关的增强效应称为表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman Scattering, SERS)效应,对应的光谱称为表面增强拉曼光谱。随后,人们在其它粗糖表面也观察到SERS现象。SERS技术迅速发展,在分析科学、表面科学以及生物科学等领域得到广泛应用,成长为一种非常强大的分析工具。 关于增强机理的本质,学术界目前仍未达成共识,大多数学者认为SERS增强主要由物理增强和化学增强两个方面构成,并认为前者占主导地位,而后者在增强效应中只贡献1~2个数量级。物理增强对吸附到基底附近分子的增强没有选择性。大量实验研究表明,单纯的物理或化学增强机理都不足以解释所有的SERS现象,增强过程的影响因素十分复杂,在很多体系中,认为这两种因素可能同时起作用,它们的相对贡献在不同的体系中有所不同。 折叠编辑本段表面增强拉曼光谱技术应用 近些年,随着激光技术、纳米科技和计算机技术的迅猛发展,SERS已经在界面和表面科学、材料分析、生物、医学、食品安全、环境监测和国家安全等领域得到了广泛应用。SERS 技术不但具有拉曼光谱的大部分优点,能够提供更丰富的化学分子的结构信息,可实现实时、原位探测,而且灵敏度高,数据处理简单,准确率高,是非常强有力的痕量检测工具。 由于其无需样品预处理、操作简便、检测速度快、准确率高、仪器便携等特点,SERS 检测在食品安全快速检测中起到了积极的作用,例如,SERS可以定性、定量检测有害非法添加物(如三聚氰胺、苏丹红等)、超量超范围使用的添加剂(如食品中的合成色素等)、果蔬中的农药残留以及食物表面上的细菌和病毒等。SERS与化学计量学方法如多元校正方法相结合,可以测定食品中的成分含量,如鲑鱼肉中的类胡萝卜素、功能食品中低聚糖、牛奶中的奇数碳链和支链脂肪酸以及酒中的乙醇和甲醇含量等。显然,SERS有望成为一种常用的食品安全现场快速分析方法。