表面增強拉曼散射SERS技術在痕量檢測中具有獨特優(yōu)勢，但其性能依賴于活性基底的形貌精度。ZnO作為一種新型半導體薄膜材料，因其本征微米級表面粗糙度通過在其表面覆蓋一層貴金屬Au，能夠大大地提升SERS活性。而ZnO膜厚直接影響Au納米顆粒的分布與"熱點"形成。Flexfilm費曼儀器提供精準的膜厚測試，其中Flexfilm探針式臺階儀覆蓋納米至微米級薄膜的精準檢測需求。本文利用探針式臺階儀精確控制ZnO膜厚，研究其對SERS性能的調控機制。

ZnO/Au復合薄膜基底制作流程

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臺階儀測量原理

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臺階儀，又稱探針式輪廓儀，其工作原理是通過一個極其精細的探針在樣品表面進行輕微的接觸式劃動。當探針劃過樣品表面的臺階時，其垂直方向上的位移變化會被高靈敏度的傳感器捕捉，并將這種機械位移轉化為電信號。信號經(jīng)過放大和處理后，便可精確地計算出臺階的高度，即薄膜的厚度。

在該研究中，研究人員在ZnO薄膜樣品上預先制造出清晰的臺階邊緣，以便臺階儀的探針能夠從基底劃到薄膜表面，從而測量兩者之間的高度差。

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測量結果與分析

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ZnO/Au復合薄膜臺階儀測試結果

根據(jù)臺階儀測試結果，曲線的變化直觀地反映了薄膜表面與襯底之間的高度差。具體數(shù)據(jù)顯示：

臺階儀測試數(shù)據(jù)表

左側高度：平均值為16.8?

右側高度：平均值為-487.2?

臺階高度：通過計算右側高度與左側高度的差值得出，約為-504.0?。

這個測量結果表明，所制備的ZnO薄膜厚度接近 500 ? ，即50nm。這一精確的厚度數(shù)據(jù)與通過其他表征手段觀察到的薄膜形貌和均勻性，共同驗證了實驗制備方法的成功，即成功制備了厚度均勻、致密的ZnO薄膜。

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復合薄膜SERS性能

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ZnO與４種不同濃度的Au納米顆粒的復合薄膜檢測RhB的拉曼譜圖

對比不同Au濃度的增強效果發(fā)現(xiàn)，3g?L?1時拉曼信號最強，增強效果最佳；濃度過高（4g?L?1、5g?L?1）或過低時，增強效果均有所減弱。與10??M羅丹明B的拉曼信號相比，本實驗中3g?L?1Au濃度的復合薄膜增強效果更顯著，特征峰尖銳，進一步驗證了該濃度下復合薄膜的優(yōu)異SERS性能。

薄膜的厚度是影響其物理和化學性質的關鍵因素之一。在本研究中，精確測定ZnO薄膜的厚度至關重要，因為它直接關系到后續(xù)沉積的金Au納米顆粒的分布狀態(tài)，并最終影響整個ZnO/Au復合薄膜的表面增強拉曼散射（SERS）效應。通過臺階儀獲得的精確厚度數(shù)據(jù)，為深入理解復合薄膜的結構與性能之間的構效關系奠定了堅實的基礎。

Flexfilm探針式臺階儀

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在半導體、光伏、LED、MEMS器件、材料等領域，表面臺階高度、膜厚的準確測量具有十分重要的價值，尤其是臺階高度是一個重要的參數(shù)，對各種薄膜臺階參數(shù)的精確、快速測定和控制，是保證材料質量、提高生產效率的重要手段。

• 配備500W像素高分辨率彩色攝像機
• 亞埃級分辨率，臺階高度重復性1nm
• 360°旋轉θ平臺結合Z軸升降平臺
• 超微力恒力傳感器保證無接觸損傷精準測量

Flexfilm費曼儀器作為國內領先的薄膜厚度測量技術解決方案提供商，研發(fā)的Flexfilm探針式臺階儀可以準確測量ZnO薄膜的表面臺階高度、膜厚，為半導體復合薄膜的形貌精度與性能關聯(lián)研究提供了不可替代的計量支撐。

原文參考：《ZnO/Au復合薄膜的制備及SERS性能的研究》

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