项目名称: 基于金属-TiO2界面肖特基势垒调控的表面增强拉曼散射研究

项目编号: No.21503021

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 毛竹

作者单位: 长春工业大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 表面增强拉曼散射(SERS)是一种应用于表面(界面)原位检测的高灵敏分析技术。然而,当前国际上对SERS化学增强理论认识的不足是制约其在新材料领域应用的瓶颈问题。构筑理想的SERS机制研究模型,是解决该问题的有效途径。金属-半导体异质结具有提高可见光响应和光激发电子-空穴寿命的特性,有望为SERS机制研究提供一种新的途径。本申请以金属-半导体异质结为SERS研究模型,利用异质结影响体系的光生电子重新分布和转移的原理,考察其对SERS增强效应的贡献。通过在TiO2表面接触不同的金属材料,改变金属-TiO2界面的肖特基势垒高度,从而调控体系的电荷分离效率及电荷传输过程,进一步探索其与SERS效应之间的内在规律;基于金属-半导体界面的交错能级结构与入射光之间的耦合作用,通过改变入射光激发波长,考察其耦合作用对SERS化学增强效应的影响,揭示SERS增强机制在金属-半导体异质结中的表现规律。

中文关键词: 表面增强拉曼散射(SERS);界面电荷转移;肖特基势垒;金属-半导体异质结;二氧化钛

英文摘要: Surface-enhanced Raman scattering (SERS) is a high sensitive analysis technology for surface and interface of material. Nowadays the international bottleneck problem of SERS study is that the understanding of the SERS chemical mechanism is not enough to support the expansion of its practical application. Building ideal SERS mechanism research model is an effective way to solve this problem. Metal - semiconductor heterojunction is expected to be used as SERS mechanism research by increasing the visible light response and increasing the lifetime of photoexcited electrons and holes. In this application, we would use the metal – semiconductor heterojunction as a model. In this system, incident light make the crisscross band generate coupling effect at the interface between metal and semiconductor, which is a new approach for SERS mechanism study. Based on the theoretical foundation of metal-TiO2 heterojunction induced high electrochemical activity, the project plans to study SERS chemical mechanism by controlling the schottky barrier height of interface. By the regulation of electrical characteristics of composite structure interface, the charge separation efficiency and the charge transfer process would be changed, which could be used to implement fine control of the SERS activity. This project would hopefully reveal the internal connection between SERS effect and photoelectric properties of metal-TiO2 heterojunction. On the basis of photoelectric control of interface the results of this research would be used as a guiding technology foundation for the research of SERS further applications in photoelectric field.

英文关键词: SERS;charge transfer of interface;schottky barrier;metal-semiconductor heterojunction;TiO2

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