Au/TiN復合薄膜制備及其表面增強拉曼光譜研究

吳振剛， 劉燕梅， 吳明明， 陳 穎， 魏穎娜， 羨皓晗， 王學沛， 魏恒勇*

1. 華北理工大學藥學院， 河北 唐山 063210 2. 華北理工大學材料科學與工程學院， 河北 唐山 063210 3. 華北理工大學分析測試中心， 河北 唐山 063210 4. 華北理工大學， 河北省無機非金屬材料重點實驗室， 河北 唐山 063210

引 言

表面增強拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS)由于檢測靈敏度高、 分析速度快、 無水性干擾， 可實現對樣品的無損檢測等優點已被用于生物醫藥， 環境監測， 食品安全等領域。 制備高活性SERS基底是制約表面增強拉曼散射技術應用的關鍵問題。 傳統的SERS基底一般都采用貴重金屬如金、 銀、 銅等， 但這些基底材料具有成本高， 穩定性較差等缺點[1]。

近幾年， 研究發現氮化鈦晶體結構中N原子p軌道和Ti原子d軌道雜化， 使得Ti—N鍵既類似于金屬鍵， 又類似于共價鍵和離子鍵， 使氮化鈦具有與貴金屬金類似的光學特性， 具有表面等離子體共振(surface plasmon resonance， SPR)效應， 同時TiN熔點高、 耐磨性和化學穩定性及生物相容性較好。 因此， TiN材料可作為SERS基底備選材料[2]。 例如， Lorite等[3]報道了TiN薄膜對金屬硅的拉曼信號有約40%的增強作用。 Zhao等[4]報道了采用水熱法制備納米TiN納米棒， 發現TiN納米棒具有較強的拉曼增強性能， 增強因子為(8.9±0.2)×103。 陳穎等[5]采用氨氣還原氮化法制備了TiN薄膜， 發現其在500 nm附近出現表面等離子體共振吸收峰， TiN薄膜對羅丹明6G的增強因子為6.08×103， 檢出限達10-6mol·L-1。 Wei等[6]較為系統研究了氨氣還原氮化溫度對制備TiN薄膜物相、 微觀結構的影響及其SERS性能， 發現經1 000 ℃還原氮化制備的TiN薄膜具有最大的SERS活性， 增強因子為1.06×104。……