1、第3 4卷 第4期光 散 射 学 报V o l.3 4 N o.42 0 2 2年1 2月THEJ OUR NA LO FL I GHTS C A T T E R I NGD e c.2 0 2 2收稿日期:(2 0 2 2-0 7-1 8),修改日期:(2 0 2 2-1 2-0 1)基金项目:河北省自然基金(H 2 0 2 2 2 0 9 0 6 6);河北省引智项目:拉曼光谱应用于内镜和肿瘤诊断技术的研发;河北省危险化学品安全与控制技术重点实验室开放课题(2 0 2 1 1 2 0 4-5);河北省省属高校基本科研业务费项目(J QN 2 0 2 2 0 1 5)作者简介:赵静(1 9
2、9 7-),女,硕士研究生,主要从事表面增强拉曼光谱研究。E-m a i l:1 9 2 5 7 7 6 1 7 7q q.c o m通讯作者:吴振刚,男,教授,主要从事表面增强拉曼光谱及药物分析研究。E-m a i l:3 2 7 7 7 5 3 0 9q q.c o m;李景武,男,主任医师,主要从事肿瘤研究。E-m a i l:t s l i j i n g w u 1 6 3.c o m文章编号:1 0 0 4-5 9 2 9(2 0 2 2)0 4-0 2 9 6-1 0A g/T i N复合薄膜制备及其表面增强拉曼光谱研究赵静1,冯林杰2,裴媛1,魏恒勇3,李波4,吴振刚1*,李景
3、武5*(1.华北理工大学药学院,唐山0 6 3 2 1 0;2.中国人民解放军联勤保障部队第九八二医院,唐山0 6 3 0 9 9;3.华北理工大学材料科学与工程学院,唐山0 6 3 2 1 0;4.华北科技学院环境工程学院,廊坊0 6 5 2 0 1;5.唐山市人民医院肿瘤研究所,唐山0 6 3 0 0 1)摘 要:高灵敏基底材料是表面增强拉曼光谱(S E R S)技术应用的关键。本研究采用电化学沉积法将氮化钛(T i N)薄膜与贵金属银复合,利用两者协同效应提高S E R S灵敏度。借助X R D、S EM、UV-V I S和R a m a n等测试手段系统探究了电化学沉积参数对复合基底S
4、 E R S性能的影响。研究发现,当沉积液浓度为5mm o l/L、沉积电压为5V及沉积时间为5m i n时,复合基底单质A g和T i N两种物相共存,A g纳米颗粒沿优势晶面生长,银颗粒在T i N薄膜上生长为棒状结构,分布均匀。与其他沉积参数下制备的基底相比,上述条件下合成的复合薄膜展现出较明显的等离子体共振吸收双峰,表明体系中A g和T i N两相间产生等离子体共振叠加效应,电磁场耦合作用增强,局部表面等离子体共振耦合作用增加,薄膜表面形成更多的S E R S“热点”,并有助于促进电荷转移,进而赋予基底较为优异的S E R S性能。这证实了优化电化学沉积参数来调控复合薄膜形貌从而改善S
5、 E R S基底性能的可行性,可为采用电化学沉积技术制备A g/T i N复合薄膜作为S E R S基底材料提供技术支持。关键词:氮化钛薄膜;纳米银;电化学沉积;表面增强拉曼光谱中图分类号:O 6 5 7 文献标志码:A d o i:1 0.1 3 8 8 3/j.i s s n 1 0 0 4-5 9 2 9.2 0 2 2 0 4 0 0 6P r e p a r a t i o na n dS u r f a c eE n h a n c e dR a m a nS p e c t r o s c o p yo fA g/T i NC o m p o s i t eF i l m sZ
6、HAOJ i n g1,F E NGL i n j i e2,P E IY u a n1,WE IH e n g y o n g3,L IB o4,WUZ h e n g a n g1*,L I J i n g w u5*(1.S c h o o l o fP h a r m a c y,N o r t hC h i n aU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,T a n g s h a n0 6 3 2 1 0,C h i n a;2.T h e9 8 2H o s p i t a l o ft h eJ o
7、i n tS u p p o r tF o r c eo ft h eC h i n e s eP e o p l esL i b e r a t i o nA r m y,T a n g s h a n0 6 3 0 9 9,C h i n a;3.C o l l e g e o fM a t e r i a lS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g,N o r t hC h i n aU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,T a n g s h a n0 6 3 2 1
8、 0,C h i n a;4.C o l l e g e o fE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g,U n i v e r s i t yo fE m e r g e n c yM a n a g e m e n t,L a n g f a n g0 6 5 2 0 1,C h i n a;5.T h eC a n c e rI n s t i t u t e,T a n g s h a nP e o p l esH o s p i t a l,T a n g s h a n0 6 3 0 0 1,C h i n a)A b s t r
9、 a c t:T h eh i g h l ys e n s i t i v es u b s t r a t em a t e r i a l i st h ek e yt ot h ea p p l i c a t i o no fs u r f a c e-e n-h a n c e dR a m a ns p e c t r o s c o p y(S E R S)t e c h n i q u e.I nt h i ss t u d y,T i Nt h i nf i l m w a sc o m p o u n-d e dw i t hn o b l em e t a l s i
10、l v e rb ye l e c t r o c h e m i c a l d e p o s i t i o nm e t h o dt o i m p r o v e i t sS E R Ss e n s i-t i v i t yb yu s i n gt h e i rs y n e r g i s t i ce f f e c t.T h ee f f e c t so fe l e c t r o c h e m i c a ld e p o s i t i o np a r a m e t e r so nt h eS E R Sp r o p e r t i e so f
11、 c o m p o s i t e s u b s t r a t e sw e r e s y s t e m a t i c a l l y i n v e s t i g a t e db ym e a n so fX R D,S EM,UV-V I Sa n dR a m a n.T h e r e s u l t s s h o w e dt h a tw h e nt h ec o n c e n t r a t i o no fd e p o-第4期赵静:A g/T i N复合薄膜制备及其表面增强拉曼光谱研究s i t i o ns o l u t i o nw a s5mm
12、o l/L,t h ed e p o s i t i o nv o l t a g ew a s5Va n dt h ed e p o s i t i o nt i m ew a s5m i n,t h e t w op h a s e so fm o n o m e r i cA ga n dT i Nc o e x i s t e d i nt h e c o m p o s i t e s u b s t r a t e,t h eA gn a n o p a r t i c l e sg r o w t ha l o n gt h ed o m i n a n tc r y s t a
13、 lp l a n e,a n dt h es i l v e rp a r t i c l e so nt h eT i Nf i l mg r e wi n t or o ds t r u c t u r ew i t hu n i f o r m.C o m p a r i n gw i t ht h es u b s t r a t e sp r e p a r e du n d e ro t h e rd e p o s i t i o np a r a m e t e r s,t h ec o m p o s i t ef i l m s y n t h e s i z e du
14、n d e rt h ea b o v ec o n d i t i o n ss h o w e dm o r eo b v i o u sd o u b l ep e a k so fp l a s m a r e s o n a n c ea b s o r p t i o n,w h i c h i n d i c a t e dt h a t t h es u p e r p o s i t i o ne f f e c to fp l a s m ar e s o n a n c ew a sg e n e r a t e db e t w e e nt h em o n o m
15、e r i cA ga n dT i Np h a s e s i nt h es y s t e m,t h ee l e c t r o m a g n e t i c f i e l dc o u p l i n ge f f e c tw a se n h a n c e d,s o t h a t t h e l o-c a l s u r f a c ep l a s m o nr e s o n a n c ec o u p l i n gb e t w e e nt h e m w a si n c r e a s e d,a n dm o r eS E R S h o ts
16、p o t s w e r e f o r m e do n t h e s u r f a c eo f t h e f i l m,w h i c hw a sh e l p f u l t op r o m o t e c h a r g e t r a n s f e r,t h u s t h es u b s t r a t ew a se n d o w e dw i t hm o r ee x c e l l e n tS E R Sp e r f o r m a n c e.T h er e s u l t sc o n-f i r m e dt h e f e a s i b i l i t yo f o p t i m i z i n g t h ee l e c t r o c h e m i c a l d e p o s i t i o np a r a m e t e r s t om o d u l a t e t h em o r p h o l o g yo ft h ec o m p o s i t ef i l ma n dt h u si m
