一種拉曼增強的化學傳感器及其制備方法，屬于檢測化學分子的半導體微納器件領域。該化學傳感器包括四層結(jié)構，自下而上依次為玻璃基底、納米小球結(jié)構層、金屬層和單層石墨烯層。其中，聚苯乙烯等形成的納米小球結(jié)構層用于形成表面陣列化結(jié)構，以加強拉曼光的散射，金屬層用于實現(xiàn)拉曼電磁增強，單層石墨烯層在對分子吸附的同時實現(xiàn)化學增強；本發(fā)明拉曼增強的化學傳感器同時利用貴金屬實現(xiàn)電磁增強、單層石墨烯實現(xiàn)化學增強，大大增強了拉曼信號。