本发明涉及表面增强拉曼散射基底，具体涉及一种高灵敏二维表面增强拉曼散射基底及其制备方法。
背景技术：
1、表面增强拉曼散射(sers)是一种无损的分子检测技术，它反映了分子键振动能量和转动能量信息，是一种能够对分子进行特异性识别的光谱技术。sers广泛应用于生物学、材料学、和工业产品质量控制等各个领域，是研究分子结构、晶体结构、固体中的缺陷和杂质、生物分子和工业材料微观结构的有效手段。
2、常用的基于金、银、铜等贵金属的sers基底具有价格昂贵，稳定性不高和生物相容性差等缺点，新的sers基底的制造和原理的探索对推动sers技术的发展具有重要意义。近年来，诸如石墨烯、过渡金属硫化物、金属氧化物等一些二维材料被发现也具有sers效应，特别是以二硫化钼为代表的二维半导体材料，因其具有良好的生物相容性、稳定性、光吸收和光催化活性等优越性能被广泛研究。半导体二维材料sers基底的增强机理主要为化学增强机理，利用入射激光作用下的被吸附物和基底之间的电荷相互作用达到拉曼增强的效果。现有研究表明单层二维半导体材料作为sers基底的增强因子低低，检测极限低，无法满足实际应用的需求。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种高灵敏二维表面增强拉曼散射基底及其制备方法。本发明制备方法是以尿素为氮源，在真空高温环境中将氮元素掺入单层二维半导体材料中，通过改变其能带结构和表面电势，调节其与被吸附分子之间的电荷相互作用，从而达到增强sers灵敏度的目的。
2、本发明的技术方案如下：
3、一种高灵敏二维表面增强拉曼散射基底，该基底以si/sio2片为生长衬底，沉积氮掺杂的二维半导体纳米材料层；所述si/sio2片包括硅层和二氧化硅层；所述基底自下而上依次为硅层、二氧化硅层、氮掺杂的二维半导体纳米材料层；其中，以二氧化硅层为生长衬底，氮掺杂的二维半导体纳米材料层通过化学气相沉积法生长在二氧化硅层上。
4、进一步地，所述氮掺杂的二维半导体纳米材料层为单层二硫化钼纳米片，厚度为0.65-1nm，边长为20-80μm；所述二氧化硅层的厚度为285nm。
5、一种所述高灵敏二维表面增强拉曼散射基底的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
6、(1)化学气相沉积生长二维半导体纳米材料：以三氧化钼为钼源，硫粉为硫源，将装有硫粉的石英舟放置在管式炉的第一温区，将装有三氧化钼的石英舟放置在管式炉的第二温区，石英舟上覆盖有si/sio2片，且二氧化硅层朝向钼源，在氮气氛围中，将第一温区和第二温区分别升温到设定温度后进行沉积生长单层二硫化钼纳米片，再快速降温得到覆盖有二维半导体纳米材料层的si/sio2片；
7、(2)制备氮掺杂二维半导体材料：以尿素作为氮源，将步骤(1)得到的覆盖有二维半导体纳米材料层的si/sio2片置于管式炉的第二温区，且二氧化硅层朝上，将装有尿素的石英舟放置在第一温区，在氮气氛围中，将第一温区和第二温区分别升温到设定温度后进行氮掺杂反应，得到高灵敏二维表面增强拉曼散射基底。
8、进一步地，步骤(1)中，所述三氧化钼与硫粉的质量比为1.5-4：100。
9、进一步地，步骤(1)中，所述第一温区的温度设定为160-300℃；第二温区设定为700-800℃。
10、进一步地，步骤(1)中，所述沉积生长的时间为3-10min。
11、进一步地，步骤(2)中，所述尿素与步骤(1)中三氧化钼的质量比为100：1-3。
12、进一步地，步骤(2)中，所述第一温区的温度设定为160-200℃；第二温区设定为775-800℃。
13、进一步地，步骤(2)中，所述氮掺杂反应的时间为20-30min。
14、进一步地，所述氮气的流速为20sccm。
15、本发明有益的技术效果在于：
16、本发明中提供了一种高灵敏二维表面增强拉曼散射基底，本发明所制备的氮掺杂单层二维半导体材料具有极高的检测极限和表面均匀性，不仅克服了贵金属作为表面增强拉曼散射基底成本高、稳定性差和生物相容性差的缺点，还克服了二维半导体材料低增强效果的缺陷。本发明通过优化氮掺杂中的工艺条件，显著提升拉曼散射基底的sers灵敏度。
17、本发明所提供的表面增强拉曼基底制备方法，通过尿素在高温下发生氨解反应分解形成的氨气，不仅将氮元素掺杂进二维半导体材料中，还能够向二维半导体材料引入缺陷，改变二维半导体材料的结构，从而改变二维半导体材料的极性以及能带间隙，改善了二维半导体材料固有的低电子态密度的劣势，从而得到高性能的表面增强拉曼基底。如此，在进行分子检测的过程中，能够使表面增强拉曼基底和探针分子间的电荷转移效率提升，从而得到高灵敏度和可靠的sers衬底。
1.一种高灵敏二维表面增强拉曼散射基底，其特征在于，该基底以si/sio2片为生长衬底，沉积氮掺杂的二维半导体纳米材料层；所述si/sio2片包括硅层和二氧化硅层；所述基底自下而上依次为硅层、二氧化硅层、氮掺杂的二维半导体纳米材料层；其中，以二氧化硅层为生长衬底，氮掺杂的二维半导体纳米材料层通过化学气相沉积法生长在二氧化硅层上。
2.根据权利要求1所述的高灵敏二维表面增强拉曼散射基底，其特征在于，所述氮掺杂的二维半导体纳米材料层为单层二硫化钼纳米片，厚度为0.65-1nm，边长为20-80μm；所述二氧化硅层的厚度为285nm。
3.一种权利要求1-2任一项所述高灵敏二维表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述三氧化钼与硫粉的质量比为1.5-4：100。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述第一温区的温度设定为160-300℃；第二温区设定为700-800℃。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述沉积生长的时间为3-10min。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述尿素与步骤(1)中三氧化钼的质量比为100：1-3。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述第一温区的温度设定为160-200℃；第二温区设定为775-800℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氮掺杂反应的时间为20-30min。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氮气的流速为20sccm。
