表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)具有高灵敏度、高分辨率、无损伤检测、对水不敏感等优势而被广泛研究。其增强机理主要来自金属微纳结构的表面等离激元共振,主要金属为Au、Ag等。由于Ag的损耗比Au小,其诱发的增强电场比Au高两个数量级,尤其是在可见光波段。但是,Ag衬底在SERS的应用中存在很多缺点,如生物兼容性不如Au、易氧化等。针对此问题,本文主要采用超薄类金刚石薄膜(Tetrahedral-Amorphous carbon,ta-C)包覆Ag纳米结构,从而研究其在SERS中的应用。由于ta-C主要包含金刚石相的结构且主要由碳原子组成,因此,ta-C薄膜可有效的保护Ag,同时可提高生物相容性。本研究对于实现基于Ag微纳结构在SERS中的应用具有重要的意义。本论文主要研究超薄ta-C包覆Ag微纳结构在表面增强拉曼应用中热稳定性及超薄ta-C薄膜在Ag/ta-C/Au复合结构中对增强电磁场分布的影响。首先,我们对超薄ta-C包覆Ag微纳结构的热稳定性进行了研究。因为SERS经常被应用到催化反应过程的动力学监控,但是催化反应往往伴随热的产生,温度的升高会加速Ag衬底的氧化,特别在高温催化条件下。因此,研究其热稳定性具有重要的意义。首先由纳米球膜版法制备大面积微球阵列结构,其中纳米微球尺寸为400 nm,配合离子束溅射镀膜技术,在纳米微球上镀40 nm Ag膜,获得了Ag纳米结构。然后通过FCVA方法在Ag纳米结构上沉积了1 nm的超薄ta-C薄膜。最后,把1 nm-ta-C包覆的Ag纳米结构放入到空气环境下的加热炉加热,加热温度从25℃到500℃,每一温度下的保温时间为15分钟。因为,大部分的SERS测量都是在空气环境下进行的,所以研究其在空气中的热稳定性具有应用价值。我们首先对超薄1 nm-ta-C结构的热稳定性进行了分析,拉曼结果表明,1nm-ta-C在300℃以下时,其结构成分保持不变,但是当超过300℃时,ta-C结构中的sp~3相转变为sp~2相,这时结构不再致密,无法保护Ag的化学稳定性。进一步,我们通过SEM及SERS测量,也证实了这个结论。其次,我们研究了ta-C在Ag@Au双金属核壳体系中充当间隙层时的电磁场分布,并研究了其在SERS中的应用。因为Ag具有低损耗、高增强,而Au具有好的生物相容性,能够容易的和生物分子相结合。如何把两者的优势结合起来,对于SERS的研究具有重要意义。这里我们将超薄ta-C高介电薄膜嵌入到Ag/Au之间时,ta-C高介电层会极大增强内外两种金属层之间的耦合,使得外层表面电场相比原来的电场增强数倍,实现了比单纯Au更强的电磁场效果,进而使拉曼信号进一步被增强。结果证实Ag 50 nm/ta-C 1 nm/Au 20 nm复合结构的电磁场分布强Ag/Au,并且通过COMSOL计算相同体系下的电磁场分布与实验结果一致。总之,超薄ta-C与金属微纳结构结合可以很好的提高其在SERS中的应用,希望可以对SERS在化学催化反应监控和生物医学应用方面提供有意义的参考。