本申请涉及拉曼散射领域，具体提供了一种贵金属颗粒‑半导体层复合表面增强拉曼散射衬底，该衬底包括基底，基底的上表面设置贵金属层，贵金属层远离基底一侧设置有半导体层，半导体层包覆贵金属层；贵金属层包括第一贵金属颗粒，相邻第一贵金属颗粒之间有间距，贵金属层还包括第二贵金属颗粒，基底朝向贵金属层一侧的平面上设置有凹槽，凹槽设置于相邻第一贵金属颗粒之间，凹槽内部设置第二贵金属颗粒；入射激光由半导体层远离贵金属层一侧入射。第一贵金属颗粒和第二贵金属颗粒之间的耦合沿倾斜方向，光场与贵金属颗粒的作用距离较长，拉曼信号的增强效果较好；贵金属层被半导体层覆盖，与待检测分子和空气不直接接触，结构较稳定，可重复使用。