二维Re1-x Mox S2 合金薄膜的相结构调控及其表面增强拉曼散射效应研究

为提升表面增强拉曼散射（SERS）检测灵敏度，研究人员通过化学气相沉积（CVD）合成二维Re1-x Mox S2 合金薄膜，实现1T′相与2H相比例精准调控。研究发现合金薄膜的检测限（LOD）和增强因子（EF）显著优于纯ReS2 和MoS2 ，揭示了相结构依赖的电荷转移增强机制，为新型SERS基底设计提供新策略。

　　

二维过渡金属二硫化物（TMDs）因其独特的原子级平整表面和优异的电子特性，成为表面增强拉曼散射（SERS）研究的热点。然而，传统TMDs如MoS₂
的SERS活性较低，而ReS₂
的1T′相虽具有各向异性电荷分布，但其性能优化仍受限于单一相结构。如何通过相工程和组分调控协同提升SERS性能，是当前研究的难点。

为解决这一问题，国内研究人员通过化学气相沉积（CVD）成功制备了组分可调的二维Re_1-x
Mo_x
S₂
合金薄膜。该研究创新性地将1T′相ReS₂
的金属性与2H相MoS₂
的半导体特性结合，利用Mo含量（x）精确调控两相比例。实验表明，Re_0.4
Mo_0.6
S₂
合金薄膜对罗丹明6G（R6G）的检测限低至10^-11
M，增强因子达6.8×10⁶
，显著优于纯相材料。这一成果发表于《Materials Research Bulletin》，为开发高性能非贵金属SERS基底提供了新思路。

关键技术包括：1）双温区CVD法合成组分梯度变化的合金薄膜；2）X射线光电子能谱（XPS）和透射电镜（TEM）表征相结构；3）拉曼光谱评估SERS性能；4）密度泛函理论（DFT）计算揭示电荷转移机制。

研究结果

1. 组分依赖的相调控：通过调节MoO₃
   /ReO₃
   前驱体比例（x=0-1），实现1T′相Mo掺杂ReS₂
   与2H相Re掺杂MoS₂
   的动态平衡，TEM证实两相共存。
2. SERS性能优化：Re_0.4
   Mo_0.6
   S₂
   薄膜对R6G的EF比纯MoS₂
   高2个数量级，归因于1T′相促进的界面电荷转移。
3. 增强机制解析：DFT计算表明合金薄膜的费米能级与探针分子HOMO能级匹配度提升，强化了化学增强（CM）效应。

结论与意义
该研究通过合金工程实现了TMDs相结构的精准裁剪，阐明了1T′/2H异相界面在SERS增强中的核心作用。Re_1-x
Mo_x
S₂
薄膜兼具高灵敏度和稳定性，在环境监测、生物传感等领域具有应用潜力。研究为二维材料相工程与SERS性能的构效关系提供了范式，推动了非传统SERS基底的发展。