Co/AAO纳米有序阵列复合结构的光致发光和光吸收特性

以草酸电解液制备的高度有序的纳米级多孔阳极氧化铝(AAO)为模板,采用交流电化学沉积工艺合成了Co/AAO纳米有序阵列复合结构。分别研究了AAO模板和Co/AAO结构的光致发光和光吸收特性。结果表明,AAO模板在350～550nm范围内存在较强的光致发光带,其峰位在395nm处;Co/AAO纳米有序阵列复合结构的光致发射峰位亦在395nm处,且发光峰强度随Co沉积量的增加而迅速减弱。实验发现,Co/AAO纳米有序阵列复合结构的光吸收边从近紫外至近红外的波段范围内发生大幅度红移,最大红移量甚至超过380nm。文章定性分析并解释了Co/AAO纳米有序阵列复合结构吸收边大幅度红移及其光发射峰位不变、而峰强减弱的主要原因。     

Ni、Co/AAO纳米有序阵列复合结构光吸收特性的比较研究

在多孔阳极氧化铝(AAO)模板中分别沉积金属镍(Ni)、钴(Co),制备了Ni／AAO和Co／AAO纳米有序阵列复合结构,对其光吸收特性进行了比较研究。实验结果表明．相同结构参量的模板中,Ni、Co纳米粒子的表观形状随沉积时间的变化规律基本一致．但Co/AAO及Ni／AAO复合结构的光吸收特性却有较大差异。Ni／AAO复合结构表现出间接带隙半导体的光学特征．而Co／AAO复合结构具有直接带隙半导体的光学特征。同时,随金属沉积量的增加,Ni／AAO吸收边的红移量仅约为13nm．而Co/AAO复合结构的吸收边红移量却超过了80nm。用Maxwell-Garnett(M-G)理论分析了导致二者光吸收特性存在较大差异的主要原因。     

Cu/AAO纳米有序阵列复合结构的光学特性研究

用电化学方法制备了Cu/AAO纳米有序阵列复合结构,实验研究了该结构的光吸收与光致发光特性。结果表明,植入阳极氧化铝模板中Cu纳米粒子对结构的光吸收和光致发光影响非常敏感。即随着Cu沉积量的增加,致使该复合结构的吸收边大幅度红移,从近紫外至近红外其最大频移量可超过500 nm;同时还伴随使阳极氧化铝模板的光致发光峰位稍有蓝移、强度逐渐削弱直至猝灭的过程。分析了Cu纳米粒子使Cu/AAO复合结构出现上述现象的原因。     

AAO/Ag NPs复合体系光吸收特性

利用时域有限差分法设计并分析了基于多孔氧化铝与纳米银颗粒的AAO/Ag NPs光吸收器模型,采用物理气相沉积方法制备了AAO/Ag NPs复合体系样品,表征并测试了不同实验参数下样品的光吸收特性.测试结果表明制备的AAO/Ag NPs复合体系样品在400～2 500nm波段的光吸收率高达98%,且高的光吸收率几乎不受银纳米颗粒氧化的影响.理论计算与测试分析表明多孔氧化铝孔内壁沉积的颗粒越多,沉积深度越深,沉积的银颗粒尺寸范围越大,光吸收率越高,而多孔结构有效降低了入射光的反射率,其表面的银膜有效降低了出射光的透射率.     

多孔阳极氧化铝薄膜光学常数的确定

根据多孔阳极氧化铝(AAO)薄膜的实验透射谱(200—2500nm)，采用极值包络线算法确定其光学常数，并由此较精确地计算出AAO薄膜样品在该波段的光学常数.结果表明，多孔氧化铝薄膜表现出直接带隙(能隙约4．5eV)半导体的光学特性，且其光学常数与制样中的重要工艺参数阳极氧化电压有显著的相关性，即随阳极氧化电压的增加，AAO薄膜的厚度、折射率和光学能隙变大，消光系数减小．同时，计算得到的薄膜厚度与实测值相吻合，则说明计算结果和实验值是自洽的. 关键词： 薄膜光学 光学常数 多孔阳极氧化铝 阳极氧化电压     

金属/石墨烯复合纳米阵列结构LSPR特性

利用离散偶极近似(Discrete Dipole Approximation,DDA)方法系统研究金属/石墨烯复合纳米阵列的消光特性,考察金属基底和石墨烯纳米阵列尺寸对局域表面等离子体共振峰位和强度的影响,以及研究不同基底厚度比条件下纳米复合阵列的电场分布、规律和物理本质。仿真结果表明,当保持金属基底厚度不变时,Ag/Au/石墨烯复合纳米阵列的局域表面等离子体共振峰随石墨烯原子层数的增大而增大,共振波长发生微小红移;当保持八根石墨烯层柱和银基底厚度不变时,随金银厚度比的增大,消光光谱发生蓝移;Ag/Au/石墨烯复合纳米阵列银层表面的电场强度为最强,石墨烯纳米棒阵列的电场强度较强。     

脉冲激光沉积Ag:BaTiO3纳米复合薄膜及其光学特性

在MgO(100)基片上利用脉冲激光沉积技术制备了掺有Ag纳米颗粒的BaTiO₃复合薄膜.通过X射线衍射对薄膜的结构进行了表征,利用透射电子显微镜对Ag纳米颗粒的尺寸、形态进行了观测,X射线光电子能谱结果表明Ag呈金属态.在410—500nm范围内观测到了Ag纳米颗粒引起的等离子振荡峰,随着后处理温度和Ag颗粒浓度的增加,吸收峰发生红移,并出现了双峰现象. 关键词： 金属纳米复合薄膜 激光沉积 光吸收     

ZnO/Ag纳米复合物的制备及光学性质

采用ZnO纳米晶表面还原Ag+的方法合成了ZnO/Ag纳米复合物,并研究了其光学性质.透射电镜和XRD谱表征了ZnO/Ag纳米复合物的晶体形貌和结构,吸收光谱和荧光光谱证明ZnO和Ag之间存在电子传递.在325 nm激光激发下观察到了ZnO/Ag纳米复合物的表面增强共振拉曼散射.     

介质光栅/金属薄膜与银立方体复合结构的SPs研究

理论设计了介质光栅/金属薄膜与银纳米立方体复合结构,通过有限元方法数值模拟计算了该结构中的超高电场增强因子.使用442nm波长的激光作为表面等离子体的激发光源,研究不同尺寸银纳米立方体的消光谱以及不同光栅周期和厚度的反射光谱,得到的该复合结构的最优参数为:光栅周期312nm,厚度90nm,银纳米立方体70nm.在最优参数条件下,数值模拟了复合结构中的电场增强分布,介质光栅/金属薄膜与银纳米立方体复合结构由于存在局域表面等离子体和传播表面等离子体的共振耦合,使得光栅脊与银纳米立方体下顶点接触处热点的电场增强因子高达1.53×106.该复合结构产生的超高电场增强因子,有望应用于表面增强拉曼散射的研究.     

硝酸铟诱导的电沉积氧化锌纳米柱光学性质裁剪

为在新型太阳能电池等光电器件中应用ZnO纳米结构,需要对ZnO纳米结构阵列的几何形貌及光电物理性质进行裁剪与操控。采用电化学沉积路线制备ZnO纳米柱阵列,In(NO3)3与NH4NO3两种盐类被溶入在传统Zn(NO3)2主电解液中。对ZnO纳米柱阵列进行扫描电子显微镜、透射反射光谱、光致发光光谱测试,分析其形貌与光电物理性质。随着引入的In(NO3)3浓度的增加,ZnO纳米柱阵列的平均直径随之由57 nm减小至30 nm。同时ZnO纳米柱的阵列密度也可降低,进而增大纳米柱间距至41 nm。由于新的盐类的引入,ZnO纳米柱的光学带隙由3.46 eV蓝移至3.55 eV。随着电解液中In(NO3)3的增加,ZnO纳米柱的斯托克斯位移由198 meV减小至154 meV,ZnO纳米柱中的非辐射复合可以得到一定程度的抑制。通过在主电解液中引入In(NO3)3与NH4NO3两种盐类,可对ZnO纳米柱的直径、密度、间距、透射反射率、光学带隙、近带边发射与非辐射复合进行操控与裁剪。     

Effects of heat treatment on optical absorption properties of?Ni–P/AAO nano-array composite structure

Ni–P/AAO nano-array composite structure assemblies with Ni and P grown in the pores of anodic aluminum oxide (AAO) membranes were prepared by electroless deposition. The results of SEM, TEM and SAED show that as-deposited Ni–P nanowires have an amorphous structure and a few nanocrystallites form after annealing. The optical absorption spectra reveal that, as the annealing temperature increases, the absorption band edge of the Ni–P/AAO composite structure is obviously blue shifted, which is attributed to a decrease of the internal pressure after heat treatment. Meanwhile, the annealed Ni–P/AAO nano-array composite structure exhibits the absorption behavior of a direct band gap semiconductor. Details of this behavior are discussed together with the implications for potential device applications.     

PS/Ag核壳结构复合微球的制备与性能

以乳液聚合法制备的平均粒径1.2~1.5μm单分散聚苯乙烯(PS)微球为核,经过超声敏化、化学镀、还原等过程制备了PS/Ag核壳结构复合微球。采用透射电镜、X射线衍射、红外光谱、紫外可见光谱对其形貌、物相、结构与光学性质进行了表征与分析。结果表明:PS/Ag复合微球粒径相对均一;通过多次敏化、控制二次银氨溶液浓度(0.002~0.006 mol/L),可实现对纳米银壳层厚度的调控;纳米银壳层沉积生长过程中,随着PS微球表面银粒子的增多、增大,复合微球的光学等离子体共振吸收峰产生显著的展宽与红移。     

Ag:ZnO/SiO_2复合薄膜的制备与光学性能

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备Ag掺杂于ZnO层的Ag:ZnO/SiO2(AZSO)复合薄膜,采用XRD、SEM、UV-Vis和PL谱等手段对样品的晶体结构、微观形貌、透过率、吸收率及光致发光性能等进行表征,并观察了掺Ag量对复合薄膜光学性能的影响。XRD结果表明:样品经300℃退火处理后出现ZnO及单质Ag衍射峰;由SEM结果可观察到AZSO复合薄膜颗粒分散均匀,表面致密,其断面照片显示了薄膜的双层结构。UV-Vis吸收光谱结果表明:随着复合薄膜中Ag含量的增加,Ag与ZnO之间的电子转移及Ag颗粒的变大促使Ag的特征吸收峰呈现红移和宽化,样品的透过率也随之降低,吸收边向短波长方向移动,禁带宽度减小。PL谱结果表明:由于Ag的掺入减少了ZnO内空穴浓度并对复合薄膜的结构缺陷进行补偿,以及Ag在440nm附近的特征吸收,降低了复合薄膜的发光强度。     

Optical Toffoli and Feynman reversible gates designing using DNA transmission lines

Optical gates based on switchable material have become a focus of investigation. The present study designs an optical gate that uses DNA transmission lines and developed for Feynman and Toffoli reversible gates. It is shown that the implementation of a transmission line such as Ag/DNA/Ag produces a structure with high-quality switching. The switching characteristics of DNA were considered when designing the basic transmission line. The “On” mode is assumed for DNA with low conductivity. As conductivity increases, the line switches to the “Off” mode. A conceptual design is proposed in the present study for Feynman and Toffoli reversible gates for an optical regime at 300 THz based on DNA switching. A conceptual model is developed with an Ag/DNA/Ag transmission line controlled by changing the DNA bias. This transmission line provides a “Yes” gate, which is necessary for a reversible gate. The full wave time domain method was used to model the optical gates. The current work discusses how a DNA memristor can be used to design a compact reversible gate having a simple structure and high switching quality for use in optical systems.     

钛酸锶钡纳米管的制备及其红外吸收性能研究

首次采用溶胶凝胶法结合通孔阳极氧化铝模板, 成功制备出了钛酸锶钡纳米管. 该制备工艺简单、易实现而且成本低. 首先制备通孔阳极氧化铝模板和钛酸锶钡溶胶, 然后通过浸渍加上匀胶的方法将钛酸锶钡溶胶引入到通孔阳极氧化铝模板的纳米孔洞中, 最后在650℃下煅烧1 h形成钛酸锶钡纳米管. X射线衍射(XRD)证明, 制得的钛酸锶钡纳米管为立方钙钛矿相, 主要沿(110)晶向生长. 扫描电子显微镜(SEM)显示, 钛酸锶钡纳米管外径、内径和管长分别为75 nm, 50 nm, 16 μm. 傅里叶变换显微红外光谱仪(FTIR)测试结果表明在波数为1350-1650 cm^-1红外波段, 阳极氧化铝/钛酸锶钡纳米管复合结构较钛酸锶钡薄膜有两处明显的吸收峰, 吸收峰位于1470和1550 cm^-1处, 与通孔阳极氧化铝模板相比其吸收峰强度高出一倍, 最后分析了出现这一现象的可能原因.     

基于阳极氧化铝纳米光栅的薄膜硅太阳能电池双重陷光结构设计与仿真

本文提出了表面和底部均带有阳极氧化铝(AAO)纳米光栅的薄膜硅太阳能电池双重陷光结构,利用FDTD软件仿真研究了AAO纳米光栅的周期、厚度和占空比对薄膜硅太阳能电池短路电流密度的影响,并对AAO结构参数进行了优化.仿真结果表明,表面AAO最佳结构参数是周期440 nm,厚度75 nm,占空比0.5,底部AAO最佳结构参数是周期380 nm,厚度90 nm,占空比为0.75.双重AAO组合陷光结构可有效增加薄膜硅太阳能电池在280—1100 nm范围内的光吸收,吸收相对增强可以达到74.44%.     

Transmission and reflection navigated optical probe with depth-tuned surface corrugations

An optical probe with a single aperture flanked by depth-tuned surface corrugations is presented. It can generate enhanced optical transmission at the exit of a slit and lower reflection at the top side of the compound dielectric/metal structure. The probe is designed and discussed on the basis of enhanced surface plasmon resonance for the purpose of high-resolution inspection use. A multidielectric probe consisting of air/glass/C/Ag/air is put forward. The influence of the thickness of the carbon film on the reduction of reflection is analyzed in detail combined with the relevant funneling effect induced by waveguide mode propagation through a central slit. Our simulation results show that a carbon film with a thickness of 150 nm and a 200-nm Ag film with the designed parabolic corrugations can reach our design target of the enhanced optical transmission and minimum reflection. PACS 02.60.Cb; 02.70.Bf; 07.79.Fc; 42.25.Bs