纳米天线能够在其工作波段基于表面等离激元效应对光场和电磁场进行聚焦和调制,其中具有金属纳米间隙的光学纳米天线能够在其间隙处产生极大的场增强效果,在化学生物传感、表面增强光谱学、分子探测等领域都有广泛的应用,其中最为典型的就是表面增强光谱学领域中的拉曼光谱增强应用。相比衬底上的表面等离激元纳米间隙,通过少量纳米结构支撑的表面等离激元悬空结构拥有更好的局部等离激元共振的品质因子,能够获得更好的电磁场增强效果。为加工制备悬空等离激元纳米间隙结构,已出现了多种工艺方法,但其中通过金属沉积带来的横向生长实现的悬空纳米间隙需要一定的经验积累才能获得很好的可靠性和稳定性,通过牺牲层工艺实现结构的悬空能够拥有可靠的精度和可控的间隙尺寸,但会存在加工难度大,可能需要套刻或者后续刻蚀,工艺相对复杂的问题,并且在刻蚀牺牲层释放过程中可能会出现结构倒塌问题。本文以构筑可靠的悬空金属纳米间隙结构天线为目标,着眼于开发一种工艺可靠的、方法简单的加工方法,结合仿真模拟和实验测试确认其场增强效果,并将制备出的金属纳米天线应用到表面增强拉曼散射光谱方面。主要研究内容如下:（1）设计了不同的等离激元天线结构,使用FDTD数值模拟方法计算和分析了其局域表面等离激元共振和电场增强特性,通过对比在衬底上与悬空的天线结构,得到了悬空二聚体结构能获得更大场增强效果的结论,并在此基础上对悬空二聚体结构参数进行了进一步研究,建立了多种尺寸、间距的金属纳米结构理论模型,通过调控不同的几何参数研究了多种参数对结构电场增强的影响,获得较优的悬空结构设计参数。（2）研究了悬空纳米间隙天线结构制备工艺。通过选用包括原子层沉积氧化铝、氧等离子体处理、紫外臭氧处理的表面处理工艺来制备隔离层,来达到实现双层胶工艺从而获得一种可靠加工工艺的目的,通过分析实验失败原因对实验进行了迭代改进,最终获得了一种能够对悬空纳米间隙天线结构获得稳定加工的工艺流程。（3）探究了超薄层的形成原理。采用紫外臭氧处理HSQ能够实现工艺目的,对其表面改性的原理进行了分析和讨论,并通过XPS分析的方法,对其成键情况进行分析,确定其组成成分,从而确定其改性的根本原因。（4）验证了加工结构的拉曼光谱增强应用。将制备出的结构进行拉曼测试,对比制备出的悬空结构与置于衬底上相同大小的结构带来的拉曼增强效果,验证了制备出的悬空金属纳米天线结构能够带来比在衬底上结构更好的拉曼增强效果,散射峰高能达到衬底上结构的2.82倍,并且进一步验证了仿真模拟中光谱增强效果随着微纳结构间隙缩小会更优的趋势。