表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman scattering,SERS）是一种识别分子结构指纹和显著放大拉曼信号的灵敏检测技术,其优异的分析性能依赖于SERS活性基底的物化特性。基于半导体基底的SERS技术,由于其光谱再现性高和对目标分子独特的选择性受到广泛关注,但因其增强效果与贵金属基底相比较低,限制了半导体SERS技术的实际应用。半导体基底的增强效应源于与目标分子的振动耦合,其中高效的光诱导电荷转移（PICT）是半导体SERS性能的关键。本论文制备了多种具有良好SERS性能的半导体基底,且通过带隙调制、结晶度优化、缺陷引入等方法促进了基底与分子的共振耦合,提升了PICT跃迁的效率,从而增强了半导体基底的SERS效应。DNA中的功能信息和可编辑的结构能用于开发级联扩增的信号转换,因此基于半导体SERS基底与核酸扩增策略构建的生物传感器,可经简单的操作和目标物的循环使用,实现对复杂环境中重金属离子及生物分子的痕量检测,从而进一步提高了基于半导体基底SERS传感器的灵敏度。具体工作如下:1.基于具有高效电荷转移的Zn O基底构建SERS生物传感器用于Pb2+的检测SERS技术对分析物具有优异的检测识别能力,但是由于贵金属基底成本高和光谱重现性低,限制了其实际应用。低成本的金属氧化物半导体因其良好的理化稳定性、可控性能和低毒性,可代替贵金属基底。但由于带隙较大,大部分金属氧化物半导体电荷转移效率低,具有较高的载流子复合率,导致SERS增强效应和检测灵敏度较差。本研究利用热处理调节了Zn O的带隙宽度,制备了一种煅烧的Zn O半导体亚微米花（Zn O SFs）增强基底。与没有煅烧的Zn O半导体亚微米粒子（Zn O SPs）相比,Zn O SFs的带隙更窄,在532 nm激光照射下更容易产生激子跃迁,因此提高了电荷转移的效率进而实现了拉曼散射效应的增强。此外,自由足DNA步行器能用于信号放大,可与Zn O SFs基底相结合构建生物传感器来提高对铅离子(Pb2+)的检测灵敏度。当Pb2+存在时,可以驱动DNA步行器自主移动并产生大量的触发DNA（T-DNAs）。T-DNA与连接在Zn O SFs上的单链DNA形成双链结构,大量的信号分子亚甲基蓝（MB）可嵌入该双链结构中,实现SERS检测。该传感器在10 pmol L-1～100μmol L-1范围内具有良好的线性关系,检出限为3.55 pmol L-1。因此,本工作拓宽了半导体增强基底的应用。2.基于缺陷诱导电荷转移共振的晶相-非晶相Ni（OH）2基底构建SERS生物传感器用于micro RNA 155的检测在半导体基底中,提高载流子密度及促进电子和空穴的分离是实现拉曼散射效应增强的关键。但是在晶体金属氧化物半导体中,高度有序的周期晶格会增强对电子的束缚,这将阻碍电子的转移和SERS效应的增强。本研究首次提出了一种具有晶相-非晶相结构的新型Ni（OH）2纳米笼（Ni（OH）2 NCs）增强基底。该基底中的表面氧空位（Ovs）和缺陷相引起了电荷载流子密度的增加,且具有与拉曼探针分子亚甲基蓝（MB）相匹配的能级结构,因此该基底通过增加电子跃迁的可能性和增强耦合共振诱导了显著的电荷转移共振,进而提升了Ni（OH）2 NCs基底的SERS效应。另外,基于Ni（OH）2 NCs基底的SERS生物传感器采用与目标物相关的裂解扩增反应和杂交链式反应（HCR）,可以将痕量的目标物micro RNA 155（mi RNA 155）转化为大量的探针分子MB,然后将释放出的MB与Ni（OH）2 NCs相混合即可获得增强的拉曼信号,用于灵敏检测mi RNA 155,其检测限为30 amol L-1。该策略开发了一种可将SERS技术用于实际应用的半导体候选基底,并且提供了一种可行的方法检测生物分子,从而进行疾病的诊断。