F4TCNQ/MoS2 納米復合異質材料的表面結構對SERS 的影響*

劉文英 王公堂 段鵬怡 張文杰 張燦 胡曉璇 劉玫

(山東師范大學物理與電子科學學院,濟南 250358)

表面增強拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)已廣泛應用于食品和藥物檢測、生物和醫學傳感等領域.而非金屬SERS 基底的研究近年來逐漸成為SERS 領域研究的熱點.本文研究了2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基喹二甲烷(F4TCNQ)對二硫化鉬(MoS2)薄膜SERS 活性的調制作用.不同納米結構的F4TCNQ 可以影響從MoS2 表面轉移的電子的束縛能力,從而改變F4TCNQ/MoS2 納米復合材料表面局部功函數分布,表現出不同的SERS 敏感性.在最優化的F4TCNQ/MoS2 納米復合基底上4-巰基苯甲酸(4-MBA)分子的增強因子可達 6.9×104,檢測極限濃度低至10—6 mol/L.本文所研究的F4TCNQ/MoS2 納米復合材料不僅提供了一種良好的SERS 活性基底,而且為化學增強機理的基底研究提供了新的參考.

1 引言

表面增強拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)是一種超靈敏的無損檢測技術,已廣泛應用于食品[1,2]和藥物檢測[3]、生物[4]和醫學傳感[5]等領域.SERS 基底最初為金,銀,銅等[6]貴金屬納米材料,其增強機制主要以物理增強為主,主要源于入射光激發貴金屬納米顆粒的局域表面等離子體共振引起電磁場增強(electromagnetic enhancement,EM)[7],然而由于可選材料少、熒光背景強、穩定性差等問題限制了其應用.隨著SERS 技術的不斷發展,基于化學增強(chemical enhancement,CM)的非貴金屬SERS 基底材料[8,9]成為研究的熱點.其增強主要源于SERS 基底與被吸附分子之間的電荷轉移增強[10-12],因此可以通過調節半導體SERS 基底的能級分布來促進電荷轉移效率進而增強基底的SERS 活性.

二硫化鉬(MoS2)是一種電子遷移率高、比表面積大和帶隙可調的典型的二維半導體材料.Ling等[13]證明:相對于石墨烯和六方氮化硼等二維材料,MoS2由于弱的電荷轉移和界面偶極子相互作用,表現出較弱的拉曼增強效果(<100).Muehlethaler等[14]報道了在近場下單層MoS2基底上的4-巰基吡啶分子增強因子達到 3×105;Li等[15]通過光誘導原位氧化的MoS2,成功合成了MoS2/MoO3—x異質結構,在可見光-近紅外區表現出強烈的等離子體共振,其對羅丹明6G(rhodamine 6G,R6G)分子的檢測極限達到10—9mol/L,增強因子約為106;Zheng等[16]提出了氧摻雜增強MoS2的SERS 活性的手段,使R6G 增強因子達到105,檢測極限低至10—7mol/L.因此,MoS2是一種具有研究前景的二維半導體材料,近場調控和氧摻雜等手段可以用來提高基底的SERS 活性,但復雜的制備過程和苛刻的實驗條件嚴重阻礙了它在SERS 領域的發展,而且其SERS 活性與貴金屬材料相比還有很大差距.

2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰二甲基對苯醌(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane,F4TCNQ,分子式C12F4N4)分子具有四個4 個氰基,具有很強的吸收電子的能力,是一種強電子受體,在有機電子學中廣泛應用.Chen等[17]利用F4TCNQ 溶液處理的MoOx,提高了器件效率和穩定性;Mun等[18]利用F4TCNQ 作為分子摻雜添加劑,開發了具有高遷移率和穩定性的可拉伸半導體.F4TCNQ 作為一種重要的有機P 型摻雜材料,其分子受體由于緊密排列的堆積,傾向于在表面形成島嶼[19],以Volmer-Weber 模式島狀生長.將其吸附在MoS2表面,可有效地填充硫空位,修復在化學氣相沉積方法中MoS2層狀材料表面形成的硫缺陷偶然摻雜,形成有機-無機范德瓦耳斯界面,進而改變MoS2的本征能帶結構,使其SERS 活性產生變化.

本文通過研究在MoS2薄膜上修飾生長不同納米結構的F4TCNQ,來探索二維層狀材料吸附有機分子對其SERS 活性改變的微觀相互作用機制.研究結果表明,不同生長時間的F4TCNQ/MoS2基底由于表面結構的不同導致其表面電子密度分布變化,使其與吸附的探針分子之間電荷轉移效率改變,從而導致不同的SERS 活性.而生成時間為7 min 的 F4TCNQ/MoS2基底由于表面具有最高的、最密集的分立F4TCNQ 納米島結構,可以有效地收集MoS2中的移動電子,形成局域化電子,從而具有最優異的基底SERS 活性.該基底顯示出較高的增強因子和良好的普適性,為基于化學增強機制的SERS 研究提供了一種有效的能級調控優化方案,并為進一步挖掘其功能性應用開辟了一條新途徑.

2 實驗

2.1 MoS2 薄膜的制備

MoS2薄膜的制備采用傳統的化學氣相沉積方法在管式爐中進行,氧化硅(SiO2/Si)襯底依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗干凈,干燥后等離子體處理90 s.將四硫代鉬酸銨溶液(0.0125 g(NH4)2MoS4,1 mL 乙二醇)旋涂(500 r/min,5 s;3000 r/min,15 s)在處理好的SiO2/Si 表面,然后放入管式爐,采用氫氣(27 Pa,40 sccm(1 sccm=1 mL/min))作為保護氣,加熱分解(550 ℃,90 min)得到MoS2薄膜樣品.

2.2 F4TCNQ/MoS2 納米復合異質結構的制備

通過控制生長時間,制備了不同表面結構的F4TCNQ/MoS2基底.將高純度F4TCNQ 粉末放在管式爐的中心,然后將制備好的MoS2薄膜基底面朝下垂直放在粉末上方.粉末與基底之間的距離為1 cm,生長溫度為100 ℃.生長時間為5,7,10,15,25 min 的F4TCNQ/MoS2樣品名稱分別用T1,T2,T3,T4,T5表示.

2.3 探針分子溶液準備

選擇4-巰基苯甲酸(mercaptobenzoic acid,4-MBA)、R6G 和亞甲基藍(methylene blue,MB)作為探針分子,研究了不同生長時間的F4TCNQ/MoS2納米復合異質基底的SERS 活性.根據分子的摩爾質量,分別配置4 mL 0.1 mol/L 的4-MBA乙醇溶液、R6G 水溶液和MB 水溶液,然后通過濃度稀釋法獲得不同濃度的4-MBA 分子的乙醇溶液(10—1—10—7mol/L)、R6G(10—9mol/L)和MB分子的水溶液(10—5mol/L).

2.4 實驗儀器

使用掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM,Zeiss,Sigma 500)表征樣品形貌,加速電壓為3 kV.樣品的拉曼光譜、光致發光(photoluminescence,PL)譜和SERS 光譜用拉曼光譜儀(Horiba,HR Evolution)進行表征,衍射光柵為600 grooves/mm,積分時間為4 s,積分次數為2;拉曼光譜和SERS 光譜激光波長為532 nm,激光激發功率保持在0.48 mW,鏡頭選用50×物鏡,激光光斑尺寸約為2 μm;PL 光譜激光波長為325 nm,激光功率為25 mW,鏡頭選用40×物鏡,表征F4T CNQ 粉末、MoS2薄膜和T1—T5樣品的PL 譜時的激光功率強度分別為1%,100%,100%,其他條件不變.樣品的表面電位用開爾文探針力顯微鏡(Kelvin probe force microscopy,KPFM,Horiba,SmartSPM)進行表征.所有測試都在室溫下進行.

3 討論部分

圖1(a)和圖1(b)分別是純MoS2薄膜和SEM測試時做過噴金處理的MoS2薄膜的SEM 圖,可以看到純的MoS2薄膜樣品表面干凈光滑且連續,處理之后薄膜表面出現一些小的凸起則為金納米顆粒.圖1(c)—(g)是MoS2基底上不同生長時間的F4TCNQ 納米結構的表面形貌結果,與純MoS2基底相比,F4TCNQ/MoS2基底上可以明顯觀察到F4TCNQ 納米島的存在,其表面納米島顆粒數和直徑的變化具體展示在圖1(h)中.通過對比可知,F4TCNQ 在MoS2薄膜表面以典型的Volmer-Weber 模式[20]生長.隨F4TCNQ 生長時間的增加,在MoS2表面沉積形成納米島的粒徑不斷增加,但形成納米島的數量呈現先增加后減小的變化趨勢,在7 min 時達到最大.在生長時間大于25 min情況下,表面幾乎無島狀結構,形成連續薄膜.

圖1 (a)純和(b)噴金MoS2 薄膜的掃描電子顯微鏡圖;(c)—(g)不同生長時間的F4TCNQ/MoS2(T1—T5)的掃描電子顯微鏡圖(噴金);(f)MoS2 薄膜上F4TCNQ 納米島的數量和直徑隨時間分布圖Fig.1.SEM images of(a)pure MoS2 and(b)gold-sprayed MoS2 thin films;(c)-(g)SEM images of F4TCNQ/MoS2(T1-T5)with different growth times(gold-sprayed);(f)the quantity and size distributions of F4TCNQ nanoisland deposited on MoS2 film over time.

圖2(a)顯示了MoS2薄膜邊緣處的原子力顯微鏡(AFM)圖像,其相應的高度圖2(b)中展示了邊緣和凸起的高度差約為4.55 nm,說明此處為3 層的MoS2薄膜[21].圖2(c)和圖2(d)分別是500 nm×500 nm 范圍內MoS2薄膜的AFM 圖和相應的高度圖,在納米尺度下可以觀察到MoS2薄膜表面相對光滑,其表面的微小凸起的尺寸約為5—10 nm,相比較F4TCNQ 納米島的尺寸(50—100 μm),尺寸差別較大,在利用AFM 測量F4T CNQ 納米島的尺寸時,可忽略MoS2薄膜表面起伏對F4TCNQ 納米島粒徑大小的影響.圖2(e)—(i)是T1—T5納米復合異質基底的形貌圖和接觸電勢差(contact potential difference,CPD)圖.MoS2基底未處理前的CPD 值和相應的費米能級的值被列在表1 中.與純的MoS2薄膜相比,可以明顯地觀察到F4TCNQ 納米島的存在.并且隨生長時間的增加,MoS2薄膜上的F4TCNQ 納米島的高度變化與其直徑變化趨勢相同,而基底的局部功函數、表面接觸電勢差與表面粗糙度之間的相關性不太明顯.在T1表面,CPD 噪音較大,與納米島高度變化無相關性;T2的CPD 變化與基底表面粗糙度之間存在微弱的起伏關系;T3—T5的樣品CPD 值趨于平緩,因為納米島高度的降低和直徑的變大使電子容易在F4TCNQ 層間移動,沒有形成表面局域電荷分布.MoS2薄膜和F4TCNQ 納米島之間的CPD 差值使從MoS2向F4TCNQ 納米島輸運的界面電荷在F4TCNQ/MoS2異質結構表面形成了局域電荷.其受納米島高度和分立狀態的影響,在T2基底表面的電子局域化程度最高.固態SERS 活性基底進行分子檢測時,被測分子的試劑溶液在基底上會被蒸發,使被測試分子以固態形式保留在基底表面,從而完成測試.因此,SERS 活性基底與被測試劑之間的接觸角和接觸面積也會影響到檢測靈敏度.通過水接觸角測量研究了T1—T5基底的浸潤性(圖3(a)),與未生長有機分子的純MoS2薄膜相比,其接觸角增加了19°—25°,這是因為F4TCNQ 分子中疏水性的C—F 鍵的存在增強了納米復合結構的疏水性能,液滴與基底表面接觸面積的減小可以使溶液蒸發后探針分子高度富集,從而放大SERS 信號[22].表1 顯示了不同時間的F4TCNQ/MoS2的水接觸角,結果表明基底的疏水性隨著有機分子生長時間的增加不斷增強.圖3(b)為MoS2,F4TCNQ 和T1—T5樣品的拉曼光譜.圖3(b)中顯示382 cm-1和405cm-1處的兩個拉曼峰分別對應于MoS2薄膜的平面內振動模式(E2g)和平面外振動模式(A1g).兩峰之間的頻率差為23 cm-1,進一步證明了制備的MoS2為3 層,與之前的表征結果相符.與純的MoS2薄膜相比,T1—T5樣品的拉曼光譜中兩個MoS2拉曼峰強度明顯降低,對生長時間有明顯的依賴性.F4T CNQ 的拉曼峰分別為1107 cm-1(環拉伸)、1249 cm-1(C—C 環和環外C=C 的拉伸)、1389cm-1(環呼吸和環外C=C 的拉伸)、1449 cm-1(C—C環拉伸)和1640 cm-1(C=C 環拉伸)[23].這些拉曼峰強度隨生長時間的增加而不斷增強.這不僅歸因于F4TCNQ 分子數量的增加,還有隨著F4TCNQ納米島的生長,MoS2中的移動電荷被轉移的影響.圖3(c)顯示了F4TCNQ,MoS2,T1—T5樣品的PL譜.根據PL 結果可知,F4TCNQ 粉末的PL 峰位于2.26 eV 附近的較寬能帶處,MoS2的PL 峰位于1.86(A)和2.07(B)eV.在T1—T5樣品的復合PL譜中,與原始MoS2的PL 峰相比,復合樣品的A 峰藍移了0.02 eV,其強度隨生長時間的增加先增后減,在T2時強度達到最大;B 峰也出現了不同程度的藍移現象,并隨生長時間的增加藍移程度先減小后增大,在T2時峰位能量最小;此外,T1—T5樣品在1.81 eV 處出現了一個新峰,峰的強度和位置隨生長時間分別表現出先增大后減小和先藍移后紅移的現象,在T2時峰位能量最低而峰值最強.因為A 峰是由MoS2的中性激子峰和負激子峰形成,由帶電的負激子到中性激子的轉變而產生的藍移現象與MoS2的電荷耗盡[24]或電荷局域化[25]有關,是電荷向F4TCNQ 中轉移的結果;而B 峰與A 峰的能量差對應于強自旋-軌道作用的價帶分裂,峰位的移動反映了K點的A 價帶與B 價帶之間能量差隨生成時間的變化,這是MoS2薄膜和F4TCNQ 納米島之間相互作用的影響;位于1.81 eV處的新峰是復合之后出現,并且強度在電子局域化程度更強時增加,將其歸因于與缺陷結合中性激子峰,其與A 峰之間的差值為缺陷能級與價帶頂之間的距離[26],可作為與探針分子進行電荷轉移的通道,影響F4TCNQ/MoS2納米復合異質材料與探針分子之間的電荷轉移效率.

圖2 (a),(b)MoS2 薄膜邊緣處的AFM 圖和相應的高度圖;(c),(d)小范圍的MoS2 薄膜表面的AFM 圖和相應高度圖;(e)—(i)T1—T5 樣品的形貌圖、沿圖中直線掃描的高度和接觸電勢差譜線圖Fig.2.(a),(b)The AFM image and the corresponding height profile of the edge of MoS2 film,respectively.(c),(d)The AFM image and the corresponding height profile of the small range of MoS2 film surfaces,respectively.(e)-(i)The topography of T1-T5 samples,height and CPD spectrum scanned along the line in AFM figures.

表1 MoS2 和T1—T5 樣品的水接觸角、CPD 和相應的費米能級值Table 1.Water contact angles,CPD values and corresponding Fermi level values on MoS2 and T1-T5 substrates.

圖4 顯示了F4TCNQ/MoS2納米復合異質結構基底對4-MBA 分子的SERS 活性.為了研究在MoS2上生長F4TCNQ 分子的時間對基底SERS增強效果的影響,在T1—T5基底上滴入同樣濃度的4-MBA 分子(10—3mol/L)溶液,得到的SERS 譜如圖4(a)所示.T1—T5基底上4-MBA 分子1097和1593 cm-1處的拉曼峰(圖4(b))隨生長時間呈現先增加后減小的變化規律,在7 min 時,達到最強.這種變化趨勢與F4TCNQ 納米島高度和電子局域化程度的變化相同,說明4-MBA 分子的峰強受F4TCNQ 納米島高度的影響,并且其電子局域化程度越高,基底的SERS 活性越強.在同樣的生長環境下重復制備了5 組T1—T5樣品,滴入同種濃度的4-MBA 分子(10—3mol/L)進行拉曼測試,選取其中在1593 cm-1處最強的拉曼峰的結果進行分析(圖4(c)).其拉曼峰強度隨生長時間的變化關系保持一致,證明其SERS 活性與基底生長時間的對應具有較高的重現性.2 μL 濃度為10—3mol/L的4-MBA 分子溶液分別滴在MoS2,F4TCNQ 和T2基底上,測得的拉曼光譜如圖4(d)所示,與另外兩種基底上的探針分子拉曼信號相比,在T2上可以觀察到極為明顯的4-MBA 分子的拉曼峰,證明了該基底具有良好的SERS 增強作用.圖4(e)顯示了濃度梯度為10—3—10—7mol/L 的4-MBA 分子溶液在最優化生長時間7 min 的T2基底上的SERS 檢測圖譜.可以清晰地觀察到,當溶液濃度為10—6mol/L 時,4-MBA 分子的拉曼信號依然很明顯.證明T2基底具有良好的SERS 靈敏性,對4-MBA 分子的檢測極限(LOD)可達10—6mol/L.該SERS活性基底對4-MBA 分子的增強因子(EF)可以根據(1)式計算得出:

圖4 4-MBA 分子(10—3 mol/L)在T1—T5 上的拉曼光譜(a)及其拉曼峰強度與生長時間之間的關系(b);(c)5 組4-MBA 分子(10—3 mol/L)在T1—T5 基底上的1593 cm-1 處的拉曼峰強度與生長時間之間的關系;(d)10—3 mol/L濃度的4-MBA分子在不同基底上的拉曼光譜;(e)不同濃度(10—7—10—3 mol/L)的4-MBA分子在T2上的SERS圖譜;(f)T2基底上4-MBA分子的1097cm-1和1593 cm-1 處的拉曼峰值強度與濃度之間的關系;(g)F4TCNQ/MoS2納米復合異質結構的電荷轉移以及該基底與4-MBA 探針分子的電荷轉移示意圖Fig.4.The Raman spectra(a)of 4-MBA molecules(10—3 mol/L)on T1-T5 substrates;(b)the interrelationship between the corresponding Raman peak intensities and different growth times in the panel(a);(c)the relationship of the Raman peak intensity at 1593 cm-1for 5 groups of 4-MBAmolecules(10—3 mol/L)onT1-T5substratesandthe growthtimes;(d)Ramanspectraof 4-MBA moleculesondifferentsubstrates;(e)SERS spectra of4-MBAmolecules onT2substrate with differentconcentrations(10—7-10—3 mol/L);(f)the relationship between the intensity of the SERS peak at 1097 and 1593 cm-1 and different 4-MBA concentrations;(g)the schematic of the charge transfer(CT)pathways in F4TCNQ/MoS2 nanocomposite heterostructures and the CT pathways between F4TCNQ/MoS2 substrate and 4-MBA probe molecule.

ISERS和IRS分別是4-MBA 分子在T2(10—6mol/L)和SiO2(10—1mol/L)基底上測得的拉曼峰強度,NSERS和NRS分別是在上述兩種基底上受拉曼激光激發的4-MBA 分子數量.通過計算可得ISERS/IRS0.69,NRS/NSERS105,則其增強因子為 6.9×104,其SERS 活性高于某些氧化物和貴金屬-氧化物基底[27-29].圖4(f)是根據圖4(e)繪制的4-MBA 分子1097 和1593 cm-1處的SERS 峰值強度與濃度之間的關系,在兩峰位處的相關系數值(R2)分別達到0.951 和0.972,表明4-MBA 的分子濃度與基底的SERS 靈敏性有良好的線性關系.

為了解釋F4TCNQ/MoS2基底對探針分子的SERS 增強機制,根據實驗及相關研究得到的MoS2和F4TCNQ/MoS2費米能級及電子能帶[16,28],F4T CNQ/MoS2納米復合異質結構內MoS2薄膜和F4T CNQ 納米島之間的電荷轉移以及該基底與4-MBA探針分子的電荷轉移關系如圖4(g)所示,其中CB表示導帶,VB 表示價帶,LUMO 表示最低未占有軌道,HOMO 表示最高占有軌道.在僅F4TCNQ/MoS2體系(phase I)中,由于F4TCNQ 中較高的親和能[30-32],使得MoS2薄膜中的可自由移動的電子向F4TCNQ 納米島中轉移,導致納米島表面電子的局域化.由之前的PL 的分析結果可知,F4T CNQ/MoS2的復合體系中,在靠近價帶的附近出現缺陷能級.當4-MBA 分子吸附到基底表面時,在入射光的激發下,被束縛在納米島內的電荷促進了phase II 半導體-分子體系中光誘導電子躍遷的可能.F4TCNQ/MoS2的缺陷能級(DB)上的電子被激發到耦合能級,受激電子通過耦合能級從F4TCNQ/MoS2轉移到4-MBA 分子,形成光誘導電荷轉移增強.在生長初期(t≤7 min),F4TCNQ顆粒以三維島狀形式結合,F4TCNQ 分子[33]是以魚骨狀形式堆積排列的.納米島的形成有利于F4T CNQ 與MoS2交界面處發生相互作用,使彼此的電荷發生轉移,形成局域化電子,且局域化面積隨生長時間增加而增加.結合PL 和KPFM 的結果可知,在此過程中,復合體系的缺陷能級逐漸遠離價帶頂,導致缺陷能級上分布的電子密度增加.一旦被入射光激發,從缺陷能級產生躍遷的激子數目增多,使得復合體系對吸附探針分子的耦合作用增強,SERS 活性增加.但隨著生長時間的進一步增加(t＞7 min),三維島直徑逐漸擴大并相互結合,在MoS2表面形成連續的通道.表面電子局域化狀態被破壞,導致復合體系的缺陷能級逐漸向價帶靠近,缺陷能級上束縛的電子數目減少,致使復合體系與吸附分子間的光致電荷轉移效率降低,SERS活性降低.因此,通過改變F4TCNQ 在MoS2上的生長時間可以影響其表面納米結構從而調節基底表面電子密度分布,利用其復合體系缺陷能級位置的改變,改變缺陷能級上的電子密度,使得F4T CNQ/MoS2與4-MBA 之間的電荷轉移效率發生變化,從而達到能級調控的目的及增強SERS 的目的.

已有研究證明R6G 分子的吸收帶在綠光區,MB 分子的吸收帶在紅光區,波長為532 nm 的激光的光子能量位于R6G 分子的吸收帶能級內而高于MB 分子的吸收帶能級[28,34],激發光能量與探針分子吸收帶能級的匹配程度影響基底對分子的SERS 增強,因此可用于進一步研究基底的SERS活性.圖5(a)和圖5(b)為T1—T5基底上的R6G(10—9mol/L)和MB(10—5mol/L)分子拉曼光譜,圖5(c)和圖5(d)為R6G(612,773 cm-1)和MB分子(1393,1624 cm-1)的拉曼峰強度隨基底生長時間的變化,表現出了與4-MBA 分子相同的時間依賴關系,證明F4TCNQ 納米島對基底的調控效果具有普適性.而在T2基底上的R6G(10—9mol/L)和MB(10—5mol/L)分子的拉曼峰依然很明顯,證明了對于共振的R6G 分子和非共振的MB 分子F4TCNQ/MoS2基底均具有良好的SERS 增強效果并且F4TCNQ/MoS2納米復合異質結構基底對探針分子的SERS 增強效果是可重復的.

圖5 (a)R6G 分子(10—9 mol/L)在T1—T5 基底上的拉曼光譜;(b)MB 分子(10—5 mol/L)在T1—T5 基底上的拉曼光譜;(c)R6G分子的拉曼峰強度與生長時間之間的關系;(d)MB 分子的拉曼峰強度與生長時間之間的關系Fig.5.(a)The Raman spectra of R6G molecules(10—9 mol/L)on T1-T5 substrates;(b)the Raman spectra of MB molecules(10—5 mol/L)on T1-T5 substrates;(c)the interrelationship between the Raman peak intensities of R6G molecules and growth times;(d)the interrelationship between the Raman peak intensities of MB molecules and growth times.

4 結論

本研究利用有機共軛小分子F4TCNQ 修飾的二維少層MoS2薄膜實現了有機物/二維層狀材料對探針分子的拉曼增強.實驗證明,該基底不僅顯示出較高的增強因子,且其對共振R6G 分子和非共振MB 分子的SERS 活性也顯示出普適性.電子局域化程度對不同結構納米島的依賴性以及襯底上探針分子的拉曼信號與電子局域化程度的關系,使F4TCNQ/MoS2局域化電子可很好地調節半導體-分子體系的電荷轉移.4-MBA 分子在F4T CNQ/MoS2基底上的檢測極限為10—6mol/L,增強因子高達 6.9×104,其SERS 增強效果隨基底上F4TCNQ 生長時間先增加后減小.該基底通過一種能級調控方案來影響SERS 基底與探針分子之間的電荷轉移效率,實現了對襯底表面的探針分子的拉曼增強,而且提供了一種新的研究化學增強機制的有效方案.