由於(yu) 激發和薄膜內(nei) 的拉曼散射光的幹擾，多層薄膜的拉曼信號強度隨薄膜厚度呈非單調變化。這種現象不僅(jin) 可以用來增強拉曼信號，還可以用來研究薄膜的厚度和光學性質。
拉曼光譜用於(yu) 表征二維材料薄膜厚度
測定薄膜材料厚度的常用技術包括光學方法，如反射光譜法和橢偏法。在某些情況下，例如當薄膜生長在透明的襯底上時，這些光學技術可能具有挑戰性，不能提供準確的結果。藍寶石上矽(SOS)薄膜就是一個(ge) 例子。對於(yu) 原子薄的二維(2D)材料，原子力顯微鏡(AFM)是常用的厚度測量方法，然而，AFM是耗時的，並且隻能給出不同位置之間的相對厚度差異。光學對比也是表征多層二維材料(如石墨烯3、4和過渡金屬二鹵化物(TMDs))層數的強大工具。然而，光學對比方法僅(jin) 限於(yu) 極少數(<10−15)層。
拉曼光譜是一種基於(yu) 光在材料振動模式下的非彈性散射的光學光譜技術，常用於(yu) 表征薄膜和原子層材料拉曼光譜在物理化學中用於(yu) 指紋材料，探測結構和結晶度，非接觸式溫度測量，和熱能傳(chuan) 輸的表征，以及許多其他国产成人在线观看免费网站。雖然每種拉曼活性材料的拉曼特征都是唯一的，但拉曼信號的強度取決(jue) 於(yu) 采樣體(ti) 積(激發光與(yu) 材料相互作用的體(ti) 積)和儀(yi) 器參數，如激發激光頻率和強度、探測器效率和增益以及測量積分時間。如果這些實驗參數在測量之間保持一致，來自薄膜樣品的拉曼信號的強度可能被用作薄膜厚度的測量。
在一定的薄膜厚度下，測量的拉曼強度增強並且已被證明是由於(yu) 在薄膜界麵上的多次反射的入射光以及拉曼散射光的幹涉。這種幹涉增強拉曼散射(IERS)現象被用於(yu) 最大化拉曼信號，這些信號來自於(yu) 沉積在襯底上的較厚層之上的非常薄的層。自從(cong) 首次證明石墨烯在矽襯底上的拉曼增強，一些研究人員使用拉曼強度比來估計石墨烯的厚度，MoS2,或六方氮化硼沉積在SiO2/Si上。這些厚度或層數的估計使用了樣品與(yu) 襯底拉曼強度的比值，或襯底拉曼強度與(yu) 樣品與(yu) 裸襯底的比值，並基於(yu) 多波分析或傳(chuan) 輸矩陣方法(TMM)來預測這些比值。然而，在多層薄膜中，襯底不是拉曼活性的，或者在結構中隻有一種拉曼活性材料，強度比將不能用於(yu) 厚度估計。
圖1.532 nm激發激光和100 X物鏡獲得的藍寶石上矽薄膜的拉曼光譜
拉曼測量是在配備532 nm和785 nm激發激光器的後向散射拉曼光譜儀(yi) 中進行的。532 nm激光直接耦合到顯微鏡光學器件，而785 nm激光是光纖耦合的。自由空間光學將激光引導到光學顯微鏡(Olympus BX-53)上，光學顯微鏡配備了10× (NA = 0.30)、50× (NA = 0.50)和100×物鏡(NA = 0.80)。通常情況下，使用100×物鏡，在532 nm激光的樣品上產(chan) 生直徑小於(yu) 1 μm的激光光斑。兩(liang) 個(ge) 中性密度濾光片允許激光強度分別降低10倍或100倍。光譜儀(yi) (Horiba iHR 320)采用1800g /mm衍射光柵和tec冷卻ccd探測器(Horiba Syncerity)。測量參數包括激光強度、入口狹縫寬度和積分時間在同一樣本集的單個(ge) 測量之間保持不變。測量光譜中的個(ge) 別拉曼峰適合於(yu) 洛倫(lun) 茲(zi) 輪廓，以獲得信號強度的值。三維(3D)微台用於(yu) 在x和y方向上定位樣品，並在z方向上調整樣品，使激光聚焦到樣品表麵上。通過顯微鏡觀察激光光斑，激光聚焦到樣品上。圖1便是上述設備使用情況下測得的不同薄膜厚度的拉曼光譜變化趨勢。
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