为了直观、 准确地定量分析表面拉曼增强散射基底结构的拉曼增强, 利用磁控溅射和高温退火的方法制备了银纳米粒子修饰垂直排列的碳纳米管阵列三维复合结构样品; 实验采用罗丹明6G(R6G)溶剂作为探针分子, 结合共聚焦显微拉曼系统, 开展了表面增强拉曼增强因子(EF)分析计算的相关实验。 SEM结果表明: 在有序碳纳米管阵列的表面和外壁均匀地负载了大量银纳米粒子。 对退火温度为450 ℃, 退火时间为30 min的样品进行了EF计算, 得到其增强因子约为2.2×103, 并分析了EF值低的原因主要是: 在碳纳米管上溅射的银膜膜厚不均匀, 导致退火后银颗粒分布不均, 使得样品粗糙度值偏大, EF值较低; 实验中所用的激励光源并非银纳米颗粒的优化光源。

为了使表面增强拉曼散射(SERS)基底的三维聚焦体积内包含更多的“热点”, 能吸附更多探针分子和金属纳米颗粒, 以便获得更强的拉曼光谱信号, 提出了银纳米粒子修饰垂直排列的碳纳米管阵列三维复合结构作为SERS基底, 并对其进行了实验研究。 利用化学气相沉积(CVD)方法制备了垂直排列的碳纳米管阵列; 采用磁控溅射镀膜方法先在碳纳米管阵列上形成一层银膜, 再通过设置不同的高温退火温度, 使不同粒径的银纳米粒子沉积在垂直有序排列碳纳米管阵列的表面和外壁。 SEM结果表明: 在有序碳纳米管阵列的表面和外壁都均匀地负载了大量银纳米粒子, 并且银纳米颗粒的粒径、 形貌及颗粒间的间距随退火温度的不同而不同。 采用罗丹明6G(R6G)分子作为探针分子, 拉曼实验结果表明: R6G浓度越高, 拉曼强度越强, 但是R6G浓度的增加与拉曼强度增强并不呈线性变化; 退火温度为450 ℃, 银纳米颗粒平均粒径在100～120 nm左右, 退火温度为400 ℃, 银纳米颗粒平均粒径在70 nm左右, 退火温度为450 ℃的拉曼信号强度优于退火温度400和350 ℃。

建立一种平行背栅极碳纳米管阵列阴极，基于电场叠加原理，利用镜像电荷法对其进行计算，给出碳纳米管顶端表面电场增强因子。在此基础上，进一步分析器件各类参数对电场增强因子的影响。分析表明，碳纳米管阵列阴极具有最佳阵列密度，其对应碳纳米管间距大约为碳纳米管高度的两倍，靠阴极阵列边缘部位的碳纳米管发射电子能力比其中心部位的大。除了碳纳米管的长径比之外，栅极宽度、栅极厚度和栅极间距等也对电场增强因子有一定的影响：栅极越宽，场增强因子越大；而栅极厚度、栅极间距越大，场增强因子就越小。

采用无模板化学气相沉积法, 以二茂铁为催化剂, 二甲苯为碳源, 利用单温炉加热装置制备了定向碳纳米管阵列。运用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱和X射线衍射仪等对定向碳纳米管阵列的形貌、成分和物相进行细致的分析和表征。结果表明: 制得的碳纳米管阵列具有良好的定向性和多壁管状结构, 并且石墨化程度高; 碳纳米管中除碳元素外, 管中包含有少量以纳米颗粒和纳米线形式存在的铁及其化合物, 主要成分是铁和碳化铁。结合碳纳米管的制备和透射电子显微镜分析表征结果, 认为超长碳纳米管阵列的生长模式为底部生长方式, 即经历催化剂分解、催化、成核、长大、中毒、凝聚成粒和连接成线的循环过程, 正是由于碳源和催化剂的连续供应促成了碳纳米管阵列的快速定向生长。

采用一种无模板的化学气相沉积法裂解金属有机物，以二茂铁为催化剂，二甲苯为碳源，利用单温炉加热装置在100 min内成功制备了2.7 mm超长定向碳纳米管阵列，生长速率高达27 μm·min-1。运用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱对定向碳纳米管阵列进行形貌观察和表征，结果表明: 制得的碳纳米管阵列具有优越的定向性和管结构,并且石墨化程度高。给出了快速生长超长定向碳纳米管阵列的优化制备条件,结合表征结果讨论了碳纳米管阵列的生长机制，认为超长碳纳米管阵列采用的是一种催化剂固定不动的开口生长方式，碳源和催化剂的连续供应保证了超长碳纳米管阵列的快速生长。

采用化学气相沉积技术,利用旋转涂膜法制备催化剂基底材料,通过对涂膜过程中的角速度、旋转时间以及基底还原过程中温度的控制改变催化剂颗粒的分布状态,获得了粒径均匀分布的催化剂基底,该基底上催化剂颗粒集中分布在47～62 nm区间,再利用该基底生长出定向碳纳米管阵列.运用扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱仪对样品进行了表征.结果表明旋转涂膜法制备的基底平整性好于普通的滴膜法,且较其它基底制备方法具有简单易控、可使催化剂均匀分散等特点.利用该基底制备的碳纳米管阵列定向性良好.