金属纳米间隙可以引起间隙两侧金属结构的强烈耦合,在纳米间隙处产生极大的场增强。随着纳米间隙减小,纳米间隙处场强急剧增强。因此金属纳米间隙被广泛应用于表面增强光谱学、非线性光学、化学生物传感器等领域。然而,极小尺度的金属纳米间隙可靠构筑已然接近传统纳米构筑手段的分辨率极限。开发出稳定可靠的金属纳米间隙,尤其是亚10纳米间隙的制备方法依然是一个巨大的挑战。这也是金属纳米间隙从实验室走向实际应用的需要。本论文以金属纳米间隙的可靠构筑为目标,着眼于开发新兴的纳米间隙可靠构筑方法并应用于表面增强拉曼散射等领域。将理论模拟与实验有机地结合起来,探讨了金属纳米间隙引起的强电磁耦合对于增强拉曼散射的原理。对于金属纳米间隙的可靠构筑,我们分别从自下而上和自上而下两方面开发了新的纳米间隙构筑方法。其主要研究内容如下:（1）金属纳米颗粒和金属薄膜之间的垂直方向上的纳米间隙的构筑是制备金属纳米间隙的重要方法。通过巧妙的利用铜箔上生长的石墨烯作为衬底,沉积上金薄膜后退火制备了金纳米颗粒-石墨烯-铜箔的SERS衬底。作为一种便宜且损耗低的等离激元活性金属薄膜,铜箔可以用来支持虚构的电荷振荡,而石墨烯则可以作为稳定的亚纳米间隙,产生了极大的等离激元场增强以及化学增强。（2）针对传统的电子束曝光工艺制备金属纳米间隙过程中的邻近效应和曝光效率低下的问题,开发了一种基于抗超声波剥离（AUS）效应的制备金属纳米间隙结构的方法。该工艺中只需要对图案的轮廓进行曝光,可以极大地减轻邻近效应和提高曝光效率,实现了更小,更可靠的金属纳米间隙和跨尺度的金属结构。该工艺被证明可以高效率的制备从十纳米到毫米尺度的多尺度金属结构。作为展示,我们制备了15 nm间隙的叉指电极结构。（3）传统的电子束曝光是一种平面加工工艺,加工纳米间隙结构会受到邻近效应及图形转移困难的影响。我们开发了一种电子束三维加工方法,通过使用高低压电子束曝光技术,在单层的负型抗蚀剂HSQ上来获得了三维抗蚀剂结构,通过金属化之后,暗场散射谱证明悬空的金属结构的等离激元阻尼更小,可以得到更大的场增强。而且,相比二维金属结构,该三维结构不需要进行图形转移,同时得到了更强的SERS信号。另外,由于三维结构完美的底切结构,通过lift-off工艺制备了金属纳米孔阵列,并用于超透射光谱。虽然最终证明该工艺不能用于极小纳米间隙的制备,但为后续的电子束三维加工制备亚10纳米间隙工艺及高灵敏度SERS检测打下了基础。（4）针对高低压曝光工艺制备金属纳米间隙遇到的问题,我们提出并演示了另一种电子束三维加工方法,成功的制备出3D抗蚀剂二聚体图案,通过金属化得到了亚10 nm的蘑菇状金属二聚体的结构,并用于高灵敏度的SERS检测。通过统计金属沉积诱导的纳米间隙变窄过程之前和之后的纳米间隙的尺寸分布,我们得到了平均间隙尺寸为8.38 nm的悬空蘑菇状金二聚体结构。基于纳米极间隙的悬空金二聚体,在单个金二聚体水平上证明了高灵敏度的SERS检测。实验测量和有限差分时域（FDTD）模拟表明,这种悬空的金二聚体与在柱状的二聚体上或在SiO₂/Si衬底上的金二聚体相比,具有更强的电磁增强。