Ag离子注入非晶SiO2的光学吸收、拉曼谱和透射电镜研究

能量为200keV的Ag离子，以1×10¹⁶，5×10¹⁶，1×10¹⁷ cm^-2的剂量分别注入到非晶SiO₂玻璃，光学吸收谱显示：注入剂量为1×10¹⁶ cm^-2的样品的光吸收谱为洛伦兹曲线，与Mie理论模拟的曲线形状一致；注入剂量较大的5×10¹⁶，1×10¹⁷ cm^-2的谱线共振吸收增强，峰位红移并出现伴峰. 透射电镜观察分析表明，注入剂量不同的样品中形成的纳米颗粒的大小、形状、分布都不同，注入剂量较大的还会产生明显的表面溅射效应，这些因素都会影响共振吸收的峰形、峰位和峰强. 当注入剂量达到1×10¹⁷ cm^-2时，Ag纳米颗粒内部可能还形成了杂质团簇. 关键词： 离子注入 纳米颗粒 共振吸收 红移     

Cu,Zn离子注入SiO_2纳米颗粒合成及氧气氛围下的热稳定性研究

通过45 keV,1.0×1017cm-2的Cu离子注入SiO2基底合成了嵌入式的Cu纳米颗粒,采用不同剂量的50 keV Zn离子对Cu纳米颗粒进行后续辐照,详细研究了Zn离子后续辐照对Cu纳米颗粒结构、光学性质的影响及其氧气气氛下的热演变规律.研究结果表明,Cu和0.5×1017cm-2的Zn离子顺次注入可在SiO2基底中形成Cu-Zn合金纳米颗粒,它们可以在516 nm附近引起独特的表面等离子共振(SPR)吸收峰.后续O2气氛中450?C退火可以导致Cu-Zn合金纳米颗粒分解,并在基体中形成了ZnO和Cu纳米颗粒.研究结果还表明后续Zn离子的辐照可以有效地提高Cu纳米颗粒的抗氧化能力;同时基体中Cu的存在也会加速Zn向样品表面的扩散,从而促进了ZnO的形成.     

Ag-Au合金/SiO2复合薄膜的制备与表征

以AgNO3,HAuCl4和正硅酸乙酯为主要原料,利用溶胶-凝胶法和旋涂技术,通过热处理和紫外光辐射还原得到了不同nAg/nAu(1∶0,2∶1,1∶2,0∶1)的Ag-Au合金/SiO2复合薄膜.从扫描电子显微镜和X射线衍射谱的结果可以看出得到的薄膜均匀性好,复合薄膜中合金颗粒的尺寸为10 nm左右.利用紫外-可见分光光谱仪研究了复合薄膜的光吸收性能,结果表明,随着nAg/nAu的降低,吸收峰的位置也由最初的Ag纳米粒子的等离子共振吸收峰430 nm附近,逐渐红移到Au纳米粒子的等离子共振吸收峰605和880 nm附近.从光吸收谱可以看出,nAg∶nAu＝2∶1和1∶2的两个样品分别在515,730 nm附近和550,730 nm附近出现表面等离子共振吸收峰.这表明Au-Ag合金固溶体的形成.     

Au/SiO2纳米复合薄膜的微结构及光吸收特性研究

用多靶磁控溅射技术制备了Au/SiO2纳米多层薄膜.利用透射电子显微镜以及吸收光谱对Au/SiO2复合薄膜的微观结构、表面形貌及光学性能进行了表征和测试.研究结果表明:单层Au/SiO2薄膜中Au沉积时间小于10s时,分散在SiO2中的Au颗粒随Au的沉积时间的延长而增大;当沉积时间超过10s后,Au颗粒的尺寸几乎不随沉积时间变化,但Au颗粒的形状由网络状结构变为薄膜状结构.[Au(t1)SiO2(600)]×5多层薄膜在540-560nm波长附近有明显的表面等离子共振吸收峰,且吸收峰的强度随Au的沉积时间增加而增强.基于修正后的Maxwell-Garnett (M-G)有效媒质理论,讨论了金属颗粒的形状对等离子共振吸收峰的峰位和强度的影响.模拟的吸收光谱与实验吸收光谱形状、趋势及吸收峰位相符合.     

Al2O3薄膜/纳米Ag颗粒复合结构的光吸收谱及增强Raman散射光谱研究

Al₂O₃介质薄膜与纳米Ag颗粒构成的复合结构,被应用于表面增强Raman散射探测实验中,其中Al₂O₃介质薄膜对纳米Ag颗粒的吸收谱及增强Raman散射光谱的影响被特别关注.该复合结构的光学特性表征出纳米Ag颗粒的偶极振荡特性.从光吸收谱中可以看到,其共振吸收谱随Al₂O₃介质薄膜厚度增加而在整个谱域上发生红移,表明纳米Ag颗粒的周围介电常数随Al₂O₃介质薄膜厚度的增加而增大.采用罗丹明6G作为探针原子,6个Raman特征峰的平均增益值作为表征表面增强Raman散射衬底增益程度的量度.实验结果表明,Al₂O₃介质薄膜层的引入提高了纳米Ag颗粒的衬底介电常数,并引起了散射共振的增强,从而使表面增强Raman散射强度提高. 关键词： 纳米Ag薄膜 共振吸收 表面增强Raman散射 介电常数     

Ag-AAO纳米有序阵列复合结构等离子共振吸收特性研究

研究了Ag-AAO纳米有序阵列复合结构的等离子共振吸收特性。结果显示,Ag表面等离子共振吸收峰位于λ=352-377nm范围内,且可通过控制Ag纳米粒子的长径比使其吸收特性发生改变。若长径比增加,吸收峰位蓝移,强度增大,峰形变锐;反之,若长径比减少,吸收峰位红移,强度减弱,峰形逐渐宽化;运用麦克斯韦-加尼特（M-G）理论模拟的计算结果与实验规律基本相符,并较好地阐释了Ag表面等离子共振吸收峰的频移与其纳米粒子长径比之间的一些依赖关系。     

惰性气体离子注入铝镁尖晶石合成金属纳米颗粒的探索

实验在表面蒸镀了金属(Cu,Au)薄膜的尖晶石(MgAl₂O₄)样品中注入惰性气体离子(Ar,He),随后对注入样品进行了退火处理.在紫外可见光谱上观察到了由于金属纳米颗粒存在引起的较强的表面等离子体共振吸收峰,提供了材料中金属纳米颗粒形成的证据.采用这种方法在材料中引入金属纳米颗粒,发现影响金属纳米颗粒形成的因素除了退火温度外,金属薄膜厚度的影响不可忽略. 关键词： 金属纳米颗粒 离子注入 惰性气体离子 紫外可见光谱     

Ti~+离子注入结合热退火法制备TiO_2纳米薄膜研究

利用金属蒸发真空多弧离子源(MEVVA源)注入机将Ti+离子注入到高纯石英玻璃衬底中,离子注入的加速电压为20 k V,注入剂量为1.5×1017和3×1017ions/cm2,将注入样品在氧气气氛下进行热退火处理,制备了TiO2纳米薄膜。采用光吸收谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对注入样品进行了测试和表征,分析了TiO2薄膜的形成机理。在热退火过程中衬底中离子注入的Ti原子向外扩散到衬底表面被氧化形成了TiO2。TiO2的形成、晶粒尺寸和晶体结构依赖于热退火温度,而形成TiO2薄膜的厚度主要受离子注入剂量和热退火时间的影响。实验结果表明,该方法制备的TiO2纳米薄膜将有望应用于制备具有光催化、自清洁等特殊性能的自清洁玻璃。     

功能光学纳米Ag薄膜的制备及其光学特性研究

对以热蒸发法制备的超薄Ag薄膜,扫描电子显微镜结果显示其呈纳米尺度的颗粒状,由透射谱测量发现其具有表面等离子体激元特征.检测到不同条件制备纳米Ag薄膜的表面等离子体共振吸收峰的位移规律,且纳米Ag材料具有选择性的透过、反射特性.通过不同的制备条件,得到了在长波范围内透过率超过90％、在表面等离子体共振峰值位置处反射率接近50％且峰位可调的光学薄膜材料.这种薄膜材料有望成为应用在薄膜太阳电池中间层中具有潜在性光管理功能的光学薄膜材料. 关键词： 热蒸发 纳米Ag薄膜 表面等离子体激元 光管理     

Ag纳米颗粒增强的Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺铋锗酸盐玻璃的2μm发光研究

采用基于传统熔融淬冷技术的热化学还原法制备了系列Ag纳米颗粒复合Ho3+/Tm3+共掺铋锗酸盐玻璃样品,研究了Ag纳米颗粒含量对玻璃2μm发光特性的影响.结果表明,Ag纳米颗粒的表面等离子体共振带位于500—900 nm,峰值位于650 nm,透射电子显微镜图像中观察到均匀分布的Ag纳米颗粒,尺寸约为5—10 nm.通过测试玻璃样品在1.7—2.3μm波段的荧光光谱发现,Ag掺杂后Ho3+离子2μm处的荧光强度得到了极大的提高,其中AgCl掺杂质量分数为0.3%时的荧光强度比未掺杂时的荧光强度增强10倍,这归因于Ag纳米颗粒的局域场增强作用.计算得到Ho3+离子的吸收截面为0.491×10-20cm-2,发射截面为1.03×10-20cm-2,当增益系数为0.2时即可实现正的增益.