表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)具有高灵敏度、免标记、无损伤、快速高效等优点,在医疗诊断、环境监控和食品安全检测等领域蕴藏着巨大的应用潜能。为了开发高效率的SERS平台,科研工作者开发了各种方法、策略。但如何制备大面积、可重复、稳定、低成本的SERS基底仍是国内外研究的热点之一,也是目前亟待解决的一个难题。本文主要是基于金属表面等离激元共振设计并制备具有良好性能的SERS基底,通过研究样品的几何结构、光学特性以及SERS特性及其内在关联,揭示相关的物理机理,进一步探索其在拉曼检测中的应用。1、提出了一个堆叠金属等离激元热点的方法来制作一种大面积、高效率的SERS平台。该SERS平台由双层金属纳米多孔膜组成,可通过简单的磁控溅射、退火处理、氢氟酸刻蚀、纳米多孔膜的转移来制备。堆叠的双层金属多孔膜对不同待测分子的检测均表现出了显著的拉曼增强效应,如对罗丹明R6G的检测极限可达到10~-1313 M。这种卓越的拉曼检测特性主要归因于双层金属多孔膜中形成的高密度三维空间堆叠的等离激元热点。这种简单、可控、可扩展的制造方法和优良的拉曼特性使得该平台有希望成为低成本、高效率、能大量生产的SERS基底。2、提出了一种基于等离激元和胶体晶体复合结构来增强待测分子的拉曼散射强度的SERS平台。其制备方法主要包含磁控溅射、热处理和自组装。首先,在玻璃片上溅射一层金膜,经过退火处理后,在金膜上自组装一层二氧化硅微球阵列,最后在二氧化硅微球阵列上溅射一层厚度可控的金膜。制得的样品可以极大地增强待测物的拉曼散射信号,可用于生物医学诊断、食品安全检测和环境监控等。3、在上述研究的基础上,我们进而提出了通过在双层金簇膜中间引入一层超薄高折射硅膜形成金-介质-金的三层复合结构来进一步增强拉曼散射信号的方案。该结构是一种新型的准三维等离激元热点分布结构。该结构的拉曼散射强度比没有缓冲层的双层金簇结构的拉曼散射强度增强了735%。此外,基于高折射硅层体系的SERS基底可以提供比二氧化硅缓冲体系大2-5倍的拉曼散射信号。这些不同的反应证实了超薄高折射半导体膜具有额外增强拉曼散射信号的能力。此外,上下金簇可以支持多种金属等离激元共振,对拉曼散射信号产生显著的物理增强。除了这些优良的光学性能外,由于制作过程简单,在结构特征上具有突出的优势,为大面积、低成本SERS平台的研究提供了一种可行的方法,也为进一步深入研究高折射介质增强拉曼散射信号奠定了基础,并在光电子领域具有潜在的应用前景。