宽带隙半导体纳米材料的增强光学性能改进：金属掺杂策略

半导体纳米材料作为一类新型的倍受关注的无毒、生物相容的SERS活性基底，高的SERS性能是必不可少的，并且基于半导体的SERS增强机制目前并不十分清楚。本研究拟采用金属离子（过渡金属和贵金属等）掺杂的策略，进一步提高半导体纳米材料的SERS性能（活性和适用性等）、进一步证实semiconductor(TiO2)-to-molecule电荷转移机制的正确性和广泛性（普适性）；通过选择适当的金属离子，在宽带隙半导体能隙中（靠近导带底的位置）直接插入（或嵌入）金属离子掺杂能级的办法调控semiconductor-to-molecule电荷转移的动力学过程，深入理解贡献于SERS的电荷转移机制的动力学过程及其影响因素，建立适用于解释宽带隙半导体材料SERS现象的电荷转移增强机制模型；并在此基础上探讨SERS活性与其荧光（或表面增强荧光）性能的关系，拓展半导体材料的其它增强光学性能。

基于半导体（特别是宽带隙半导体纳米材料）作为SERS基底的研究无论是在SERS领域还是在材料领域都显示出了广阔的应用前景，具有重要的理论和实际意义。半导体纳米材料作为一类新型的倍受关注的无毒、生物相容的SERS活性基底，高的SERS性能是必不可少的。. 该研究项目采用金属离子掺杂策略，进一步提高半导体纳米材料的SERS性能、进一步证实semiconductor(TiO2)-to-molecule电荷转移机制的正确性和广泛性（普适性）。选择适当的过渡金属离子（Fe3+、Co2+、Ni2+等），在宽带隙半导体（TiO2、ZnO）纳米材料的能隙中靠近导带底的位置通过直接插入（或嵌入）金属离子掺杂能级的办法调控semiconductor-to-molecule电荷转移的动力学过程，进而改进和调控半导体纳米材料（TiO2和ZnO等）的SERS性能，揭示其影响因素，建立对宽带隙半导体纳米材料具有普适性的电荷转移SERS增强机制模型。研究表明，适当的过渡金属离子掺杂（金属掺杂能级）和贵金属耦合有利于semiconductor (TiO2)-to-molecule的电荷转移和半导体的SERS增强。掺杂过渡金属离子的固有本性（种类、电负性和离子半径等）及掺杂量对半导体纳米粒子的SERS增强性能改进均有重要影响。