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。     

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。     

钴/氧化铝纳米有序阵列复合结构的光学特性研究

关键词：     

铜钴合金纳米有序阵列的光学特性

用电化学法制备了高度有序的多孔阳极氧化铝模板, 选用CoSO4和CuSO4的混合溶液为电解液,用交流电化学沉积法在多孔阳极氧化铝的柱形微孔内制备铜钴合金纳米线有序阵列.分别用扫描电镜(SEM),X 射线衍射仪(XRD)对多孔氧化铝模板和纳米线阵列的微观形貌和结构进行分析.结果显示,制备的合金纳米线表面光滑、均匀,纳米线中的晶粒在长过程中有(111) 晶面的择优取向.用UV3101分光光度计测试了铜钴合金多孔铝复合结构的透射光谱及偏振光谱表明,合金纳米复合结构在可见及近红外波段具有良好的透射比和消光比;铜钴合金纳米复合结构的确能够改善单一金属的特性,比如在近红外光区,其消光比(30 dB)优于铜纳米复合结构(17 dB).     

银纳米有序阵列SERS活性基底的制备及在膀胱肿瘤细胞检测中的应用

以多孔阳极氧化铝(porous anodic alumina,PAA)膜为模板,采用真空电子束蒸镀技术,分别在PAA多孔层以及阻挡层表面形成了银纳米孔和银纳米帽有序阵列表面增强拉曼散射(surface-enhancedRaman scattering,SERS)活性基底,并以膀胱肿瘤细胞作为分子探针,测试和分析了这两种SERS活性基底的表面增强拉曼光谱的特性。结果表明,两种SERS活性基底对膀胱肿瘤细胞的拉曼散射信号均有很好的增强作用。银纳米帽有序阵列SERS活性基底不仅具有较高的SERS增强和荧光猝灭效应,而且不存在与PAA膜中草酸根杂质相关的干扰峰,可获得膀胱肿瘤细胞拉曼散射光谱的更多细节信息。     

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。     

用PAA模板法实现硅基纳米孔阵列结构

用二次阳极氧化方法制备出分立、双向贯通并且超薄（500—1000 nm）的多孔阳极氧化铝膜,贴合到硅片上进行干法刻蚀,实现图形转移,得到了硅基纳米孔阵列结构,并对工艺中影响图形转移质量的因素进行了探索.扫描电镜（SEM）测试结果表明该途径得到的纳米结构孔形态均匀且大面积有序,孔深度可达到125 nm.对该样品进行热氧化处理后进行光致发光（PL）测试,结果表明其光致发光机理是基于通常较微弱的TO声子辅助的硅带边发光,并实现了显著发光增强,对这种增强效果的物理机理进行了理论分析.该结构具有的独特光学特性为利用 关键词： 多孔阳极氧化铝模板 硅基纳米孔阵列结构 图形转移     

电子束蒸发法在多孔氧化铝膜上制备银纳米点阵列

采用二步阳极氧化法在草酸溶液中制备了高度有序的多孔阳极氧化铝(Porous Anodic Alumina,PAA)薄膜。以多孔氧化铝薄膜为模板,采用真空电子束蒸发的方法在多孔氧化铝模板上制备出了高度有序的金属银纳米点阵列体系。扫描电镜(SEM)测试结果表明,所制备的金属银纳米点阵列与多孔阳极氧化铝膜的多孔阵列具有完全相同的有序结构,阵列中银纳米颗粒的形状接近球形,其直径大约为70nm,与氧化铝模板的孔径基本一致。研究了高度有序银纳米点阵列的形成过程。     

有序Ti02纳米管阵列结构的可控生长及其物相研究

分别在HF水溶液、含NH4F和H2O的乙二醇有机溶液中对Ti箔进行阳极氧化,得到TiO2纳米管阵列结构.该结构高度有序、分布均匀、垂直取向,且通过阳极氧化工艺条件(如阳极氧化电压、电解液的选择与配比以及氧化时间等)可实现对其结构参数(如管径、管壁厚度、管密度、管长等)的有效控制.利用XRD研究了TiO2纳米管阵列的物相结构.结果表明:退火前的TiO2纳米管阵列为无定形结构;分别在真空和氧气氛中5I)0℃退火后,HF水溶液中制备的样品出现单一锐钛矿相,页在含NH4F和H2O的乙二醇有机溶液中氧化得到的样品则出现锐钛矿和金红石的混合相.前者在氧气氛中退火后锐钛矿晶化程度较高;后者在真空中退火后混合相的品化程度也较高.初步分析了TiO2纳米管阵列的形成机理.这些结果对基于TiO2,纳米管阵列的传感器及有机一无机异质结太阳电池的应用研究是非常有益的.     

纳米球刻蚀法制备的二维有序的CdS纳米阵列及其光学性质的研究

采用纳米球刻蚀(nanosphere lithography)技术,以自组装的聚苯乙烯纳米小球(polystyrene,PS小球)的单层膜为掩模,制备出二维有序的CdS纳米阵列.利用扫描电子显微镜(SEM)对样品结构进行了表征,用紫外—可见分光光度计对样品光学性质进行了分析.结果表明：制备的二维CdS纳米阵列是高度有序的,且与作为掩模的纳米小球的原始尺寸及排布结构一致;禁带宽度为2.60eV,相对于体材料的2.42eV,向短波长蓝移了0.18eV,表现出CdS材料在纳米结构点阵中的量子尺寸效应;CdS纳米 关键词： 纳米球刻蚀 二维CdS纳米有序阵列     

磁化非均匀等离子体中模转换机制对电磁波吸收的数值研究

用数值方法研究磁化非均匀等离子体(磁场与密度梯度垂直)中模转换机制对p极化电磁波的吸收效应,重点考虑磁场对吸收率的影响,结果表明:与非磁化等离子体相比,磁场的加入使得吸收率曲线相对入射角的分布发生小的偏移,吸收率为零的位置不是发生在零度入射(即垂直入射)时.而是在一个负的入射角位置,垂直入射时有不为零的吸收率,且正角度范围与负角度范围的峰值吸收率不相等,磁场提高了正入射角范围内的峰值吸收率而降低了负角度范围内的峰值吸收率(或反过来,这取决于磁场方向).     

虹彩环形结构色氧化铝薄膜的制备与研究

在草酸电解液中, 利用一次电化学氧化法成功的制备了孔洞深度和孔径由薄膜中心向外呈对称性递减的新型氧化铝薄膜, 且氧化铝薄膜呈现出虹彩环形结构色. 通过控制氧化电压和氧化时间可以调控虹彩环的疏密程度. 对草酸电解液中具有虹彩环形结构色氧化铝薄膜形成机理的理论分析表明, 在阳极电化学反应过程中, 阴极碳棒的作用效果类似点电极, 理论分析的结果与本文的实验现象相符合.     

低能氩离子束对多孔铝阳极氧化膜表面的刻蚀效应研究

用低能氩离子束(Ar⁺)处理了多孔铝阳极氧化膜(AAO)表面.扫描电子显微镜和原 子力显微镜结果表明，Ar⁺束刻蚀不仅可以有效地去除AAO反面阻挡层，还可使A AO表面产生多种特殊的形貌，如采用倾角入射可使其表面产生波纹，倾角入射同时旋转样品 台，可实现表面抛光.并结合Bradley和Harper提出的无定形材料表面波纹的形成和演化理论 解释了AAO表面波纹的特征. 关键词： 多孔铝阳极氧化膜 离子束刻蚀     

纳米Ag颗粒复合薄膜的制备及其吸收特性

利用磁控溅射分层制备Ag和SiO₂薄膜,通过快速热处理,使Ag颗粒富集在复合薄膜的表面.研究了Ag膜层厚度、退火时间、退火温度和退火方式对Ag颗粒形貌的影响,以及Ag颗粒致密度对其共振吸收的影响.结果表明:通过控制每层Ag膜的厚度,可有效控制Ag颗粒形貌.当每层金属为2 nm、退火温度为500 ℃时,形成的颗粒粒径大小均匀且致密度较高.通过间断退火可有效降低Ag颗粒的粒径.发现Ag颗粒表面等离子共振吸收并没有随颗粒粒径的减小而明显降低,甚至提高.这和以往的报道不同.通过深入研究金属颗粒表面等离子体产生机理,发现其表面等离子共振吸收增强的原因是致密度较高的颗粒表面能级与费米能级差值较大,Ag颗粒内部的电子向颗粒表面迁移越多,形成新的费米能级E'_F的电子数就越多,表面等离子共振吸收就越强.最终得出了金属颗粒共振吸收不单纯依赖于金属粒径、和颗粒的致密度也有很大关系的结论.     

硫酸根离子对草酸-硫酸混合酸中制备的多孔阳极氧化铝光致发光特性的影响

采用电化学阳极氧化法,分别在草酸、硫酸及两者不同浓度比的混合酸中制备了AAO薄膜样品,并分别观察了在250,296 nm光激发下的光致发光(PL)特性。结果表明:草酸和混合酸中制备的AAO薄膜,在250~550 nm范围内的光致发光与不同存在或分布形式的草酸杂质形成的发光中心相关。硫酸根离子对混合酸中制备的AAO薄膜的PL特性有很大影响,随硫酸根离子浓度的增加发光峰位逐渐蓝移。分析了出现上述实验现象的原因。     

A comparative study of surface‐enhanced Raman scattering from silver‐coated anodic aluminum oxide and porous silicon

Three types of Ag‐coated arrays from porous anodic aluminum oxide (AAO) were prepared and studied as substrates for surface‐enhanced Raman scattering (SERS). They were compared with Ag‐coated porous silicon (PSi) samples. AAO‐based substrates were prepared by the vapor deposition of silver directly onto the surface of porous AAO with different morphologies of the pores, whereas SERS‐active island films on the PSi were prepared by immersion plating. The resulting metallic nanostructures were characterized by UV‐vis absorption spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM). Thermal evaporation leads to the formation of granular arrays of Ag nanoparticles on the surface of AAO. SERS activity of the substrates was tested using water‐soluble cationic Zn(II)‐tetrakis (4‐N‐methylpyridyl) porphyrin (ZnTMPyP4) as a probe molecule. The results indicate that all AAO‐based substrates studied here exhibit some degree of SERS activity. Noteworthy, for excitation at 532 nm, signals from AAO‐based substrates were comparable with those from the PSi‐based ones, whereas for 441.6 nm excitation they were about twice higher. The strongest SERS‐enhancement at 441.6 nm excitationwas provided by the AAO substrates with silver deposited on the monolith (originally nonporous) side of AAO. Preferential SERS‐enhancement of the bands ascribed to the vibrations of the N‐methylpyridinium group of ZnTMPyP4 when going to blue excitation was found. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.