第32卷，第4期 2012年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analvsis
Vol.32,No. 4,Pp993-996
April,2012
用于Raman光谱与微纳米结构同步检测的Raman-AFM系统研究
史斌，章海军，吴兰，张冬仙* 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，浙江杭州310027
摘要研究和发展了一种将微区拉曼（Raman)光谱检测与原子力显微镜（AFM)微纳米扫描成像相结合的新型Raman-AFM技术。设计了Raman光谱与AFM扫描成像的原位检测探头；研制出相应的Raman-AFM 系统；利用该系统，对ZnO纳米颗粒和TiO，纳米薄膜开展了微区Raman光谱与微纳米结构的检测实验。研究表明，所获得的Raman光谱检测结果与理论值良好吻合，同时，AFM扫描检测得到的图像很好地表征了样品的微纳米结构，从而实现了微区Raman光谱与AFM图像的原位及同步检测，验证了这一技术的可行
性，为Raman光谱技术与微纳米技术领域的实际应用提供了技术基础。关键词Raman光谱；AFM；微区；原位；微纳米结构
中图分类号：TB96
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2012)04-0993-04
、得样品在某一波长或某一波段的Raman光谱和微纳米结构。不过，国外现有的Raman-AFM系统仅适用于小样品、操作十分复杂、价格相当昂贵，从而在某种程度上制约了其进一
拉曼（Raman)光谱l.2能够提供样品的化学成分和物质结构等信息)，并可对样品进行定性或定量分析，具有制样简单、灵敏度高、适用范围广等特点，在物理学、化学、材料学、高分子科学、生物医药及地质等领域的应用前景十分广阔。另一方面，随着微纳米技术的快速发展，扫描电子显微镜（SEM)、透射电子显微镜（TEM)、原子力显微镜(AFM)[4}、近场光学显微镜(SNOM)[S}等技术，以其分辨率高（纳米乃至原子量级）、适用范围广（导体、半导体与非导体)、工作环境可选(气相、液相、真空)等特点，在微纳米技术领域得到广泛应用。
传统的Raman光谱检测技术只能提供样品的Raman光谱信息；同样，利用常规的微纳米检测技术只能获得样品的微纳米结构信息。而在许多特殊领域，往往需要同时获得 Raman光谱和微纳米结构，这就对Raman光谱技术的研究和应用提出了新的要求。研究开发将Raman光谱检测技术与其他检测技术相结合的新技术及新系统，成为近年来国内外的一个研究热点，出现了与各种光学探测方法相结合的 Raman光谱探测技术[s-8]、Raman光谱与SEM联用的检测方法[]、与SNOM结合的Raman-SNOM 系统[]，以及与 AFM相结合的Raman-AFM系统等[1。其中，Raman AFM系统是最近发展起来的新技术，主要特点是可同时获
收稿日期：2011-08-11，修订日期：2011-11-28
步推广应用。
旨在研究发展--种新型的Raman-AFM技术及系统，我们采用将微区Raman光谱探头与探针扫描式AFM探头相结合的原位检测探头设计，具有分辨率高、光谱检测范围广、结构新颖、操作简便、可同时适用于小样品和大样品等特点，可望在光谱技术及微纳米技术等领域获得广泛应用。
原理与方法
Raman光谱技术是一种基于拉曼散射效应的振动光谱技术。当光线人射到物质或样品时，会发生光的散射，其中大部分是弹性散射，散射后的光波长不变，称为瑞利敢射；极少数散射属于非弹性散射，散射光波长发生了改变，这一散射现象称为Raman散射。Raman散射中波长变长的散射称为斯托克斯散射，波长变短的敏射称为反斯托克斯散射，一般面言，前者的强度远大于后者，Raman光谱仪大多利用斯托克斯散射现象。Raman散射光波长或频率的变化(Raman额移，通常用波数来描述，单位cm-1)与分子振动存
车
一-对应的关系，不同的Raman峰表征了不同的化学键
Raman光谱技术就是利用这一原理来探测分析样品的化学成分和物质结构的，具有很高的准确性。
基金项目：国家自然科学基金项目(11179026，51077117)和浙江省自然科学基金项目(Z1110196)资助作者简介：史斌，1988年生，浙江大学现代光学仪器国家重点实验室博士生
e-mail; zhangdx@zju, edu cn
*通讯联系人
万方数据
e-mail; shibin1988@zju, edu cn