中国科学家新近发现了一种能检测痕量生物小分子的新型半导体材料。来自中国科学院上海硅酸盐研究所的杨勇、黄政仁等，发现Nb 2 O 5 可以显著增强生物医药领域染料分子的拉曼信号。粗糙衬底上的纳米尺寸效应能增加光场，利用这种增强的光信号来检测特定分子的技术叫表面增强拉曼光谱 （SERS） 技术。但只有少数几种贵金属材料 （如金、银） 才能将信号强度提高到实用水平。杨勇等发现了一种目前SERS活性最强的半导体衬底材料，氧化铌纳米晶，可以高灵敏检测亚甲基蓝、甲基紫以及甲基蓝等染料分子。他们在检测亚甲基蓝染料时发现，在633和780 nm光激发下，拉曼信号增强了 10 ⁷ 倍以上。

Shan et al .

doi:10.1038/s41524-017-0008-0

npj Computational Materials 3 , Article number: 11 (2017)

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Niobium pentoxide: a promising surface-enhanced Raman scattering active semiconductor substrate

理论计算技术的最新发展显著提高了基于密度泛函方法的计算预测能力。本文综述了这些技术进步如何改进了对GaN晶体中本征缺陷的理解。本文首先回顾了点缺陷的计算方法，并讨论了密度泛函理论带隙计算问题的解决如何影响本征缺陷的计算。特别地，本文考察了通过校正的半局域泛函 （如广义梯度近似） 在多大程度上可以准确描述缺陷结构的特征。本综述介绍了GaN中的空穴、空隙和反占位缺陷的性质，以及它们与常见杂质的相互作用。结合第一原理计算结果与实验表征，本文还讨论了本征缺陷及其复合物如何影响了氮化物器件的性能。总体而言，广义梯度近似等密度泛函方法与带-隙校正方法结合，可以获得准确定性结果。然而，这些计算方法在某些重要情况下，特别是在光学跃迁和局域载流子等体系有可能丢失了重要的物理现象。