真空热退火温度对单相Ag2O薄膜微结构和光学性质的影响

利用直流磁控反应溅射技术在玻璃衬底上沉积了单相Ag₂O薄膜,并采用真空热退火对单相Ag₂O薄膜在不同热退火温度 (T _{A) 下进行了1 h热处理.利用X射线衍射谱、扫描电子显微镜和分光光度计研究了 T A对单相Ag2O薄膜微结构和光学性质的影响.研究结果表明, T}A= 300 ℃ 时Ag₂O薄膜中开始出现Ag纳米颗粒,且随着 T _{A的升高薄膜中Ag的含量 关键词： 2}O薄膜')" href="#">Ag₂O薄膜 热退火温度 微结构 光学性质     

2-噻吩甲酸在Fe3O4@Ag基底上的吸附及表面增强拉曼光谱

采用共沉淀法合成Fe₃O₄纳米颗粒,再以柠檬酸三钠还原AgNO₃获得了具有SERS活性的Fe₃O₄@Ag磁性纳米复合材料。基于密度泛函理论(DFT)的量子化学计算方法和表面增强拉曼光谱(SERS)技术,从理论计算和实验测定表征探讨了2-噻吩甲酸(2-TCA)在Fe₃O₄@Ag表面的吸附行为和增强效应。结果表明:理论计算得到的拉曼光谱与实际测得的常规拉曼光谱基本一致,而在DFT理论计算中所键连的Ag原子数越多,与实测值就越接近。溶液的浓度和pH对拉曼增强效果有很大的影响,当溶液的pH=3且浓度为1×10^-4 mol·L^-1时有最大拉曼增强效应。峰强随2-TCA浓度的增加呈现先增大后减小的趋势,浓度过大会导致大量2-TCA分子吸附聚集在Ag表面形成局部"拥堵",阻碍了激发光尤其是光谱信号的散射通过,从而减弱了拉曼增强效应。pH的变化使溶液中2-TCA分子形态发生改变,结构形态不同,其在Ag表面的吸附方式也不同。中性C₄H₃SCOOH分子以环上S:形式垂直吸附键合在Ag表面,形成S—Ag配位键而产生SERS光谱。-1价C₄H₃SCOO^-离子以S—Ag配位和O—Ag共价"双键合"侧卧方式共同吸附在Ag表面而产生SERS光谱。在Ag表面,以单独S—Ag配位键吸附或键合的能力比S—Ag配位和O—Ag共价共同吸附方式要弱,但其产生的SERS信号更强,故2-TCA中性分子比2-TCA^-离子更有利于SERS的产生。随着pH值的增加,溶液中的2-TCA由中性分子逐渐转化为-1价的C₄H₃SCOO^-离子,因而在pH>3以后,拉曼增强效应逐步减弱。     

低温促进表面等离激元共振效应及肌酐的超灵敏表面增强拉曼散射探测

肌酐是肾脏疾病诊断和监测的关键生物标志物,因此,快速、灵敏的肌酐检测非常重要.本文提供了一种通过提高低温下的光子诱导电荷转移效率来促进表面增强拉曼散射光谱(SERS)活性的有效策略.采用种子生长法获得纳米金二十面体(Au₂₀),以此作为SERS活性基底.采用极低温(98 K)SERS检测技术实现对染料分子结晶紫(CV)和生理盐水中的肌酐含量的快速、灵敏检测.实验结果表明:常温296 K下, Au₂₀基底对CV分子的检测限(LOD)低至10^–12 mol/L,并且信号均匀;低温98 K时, CV分子的LOD可达10^–14 mol/L,比296 K时降低2个数量级.最后,使用Au₂₀基底对生理盐水中的肌酐进行无标记检测.结果表明,常温296 K时该SERS基底对肌酐的LOD为10^–6 mol/L, 1619 cm^–1峰的线性相关系数为0.9839.低温98 K时,肌酐的浓度探测极限低至10^–8 mol/L, 1619...     

不同氧掺杂硫化钼的光谱性质分析

少量的氧对材料性质的影响也是十分显著的,在非氧化物半导体中可以通过一定的实验设计引入氧^[1]。在此,我们通过水热方法合成了一种氧掺杂的硫化钼,并在不同的温度下通过退火处理获得不同氧掺杂量的MoS_xO_y。在本工作中所获得的MoS_xO_y通过光谱分析可推测其获得了氧空位和氧结合。在SERS基底的应用中,新引入的氧空位和氧结合可能引起电荷转移共振增强以及激子共振,从而放大半导体基底-分析物-分子之间的之间的作用,实现半导体的SERS增强,为半导体在SERS基底上的应用提供了新的思路。     

CdTe QDs/Au NRs的SERS及光诱导电荷转移研究

控制和利用半导体基底的荧光背景是解决半导体纳米材料应用在表面增强拉曼(SERS)领域的关键问题。该研究通过将具有高荧光背景的碲化镉量子点(CdTe QDs)与贵金属金纳米棒(Au NRs)纳米材料复合,依赖于光激发下CdTe QDs与Au NRs之间的电荷转移,获得了兼具多功能特性(例如表面增强拉曼散射和光催化)的纳米复合材料。在该研究中,将染料分子亚甲基蓝(MB)作为探针分子,CdTe QDs/Au NRs纳米复合材料的之间的电荷转移降低了CdTe QDs的荧光背景,展现出良好的SERS增强性能。     

退火法制备石墨烯-银纳米粒子及其增强拉曼实验

针对目前SERS基底上金属颗粒制备过程中存在的分布不均匀、易氧化和稳定性差等缺点,通过热蒸镀和高温退火获得分布均匀的SERS基底;同时结合石墨烯优良的光学性能、化学惰性、荧光猝灭以及本身的SERS增强等优点,制备了稳定的石墨烯-银纳米颗粒（GE/AgNPs）复合结构SERS基底。通过GE/AgNPs复合结构的拉曼光谱稳定性试验证明了石墨烯在GE/AgNPs结构中起到隔绝银纳米颗粒与空气直接接触及催化氧化银脱氧的作用,有利于SERS基底的时间稳定性。(1) 石墨烯、Ag纳米颗粒及其复合结构的制备。首先采用热蒸镀和高温退火的方法使Ag纳米颗粒均匀地沉积在SiO₂/Si基底上,再采用化学气相沉积法在Cu箔上制备少层石墨烯,并用湿法转移法将石墨烯转移到目标基底上,并实验研究了以不同的退火顺序对GE/AgNPs基底造成的影响。(2) 石墨烯、Ag纳米颗粒及其复合基底的表征。分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜和拉曼光谱进行表征,得到转移后的纯石墨烯较完整地覆盖在SiO₂/Si基底上面,表面比较平整,但在少数地方仍然存在褶皱和杂质;SEM表征结果表明对于不同制备流程的GE/AgNPs复合结构上的Ag纳米颗粒基本呈球形。基本符合Ostwald熟化理论,通过对退火温度和时间的控制能获得平均粒径在40~60 nm的银颗粒,且分布较均匀。此外,在不同退火顺序中,石墨烯的加入对银纳米颗粒的扩散形成扩散势垒,从而出现较大的不规则的颗粒。(3) 基底稳定性试验和仿真分析。通过基底本身的Raman mapping测试,分析了石墨烯拉曼特征峰峰值和半高宽的变化,得知基底对石墨烯本身的拉曼增强效果主要来源于银纳米颗粒间的电磁场增强。同时采用浓度为10-6 mol·L-1的罗丹明6G (R6G)水溶液作为探针分子,对转移了石墨烯的GE/AgNPs复合基底和未转移石墨烯的Ag纳米颗粒基底进行了SERS稳定性实验。结果表明GE/AgNPs复合基底在1~33 d内衰减较缓慢,30 d后仍能探测到拉曼信号约为原来信号的35.1%~40.6%;而纯Ag基底上随着Ag纳米颗粒在空气中迅速氧化,基底的SERS性能显著下降,在30 d后只有原来信号的5.9%~11.3%。此外,通过实验得到覆盖了石墨烯之后的增强因子约为6.05×105。最后采用时域有限差分算法（FDTD）计算了复合结构的电磁场分布和理论增强因子,其理论增强因子可以达到5.7×105。实验和仿真结果的差异,主要是源于石墨烯的化学增强作用。     

基于Al2O3/Pt纳米晶/HfO2叠层的MOS电容存储效应研究

采用电子束蒸发Pt和后快速热退火的方法,研究了退火条件对Pt纳米晶的生长特性的影响,结果显示Pt纳米晶的密度随退火温度的升高和退火时间的延长均表现出先增大后减小的趋势.在800℃下退火20 s能得到分布均匀的、密度为30×10¹¹ cm^-2的Pt纳米晶.进一步研究了基于Al₂O₃/Pt纳米晶/HfO₂叠层的MOS电容结构的存储效应,表明其在-3—+8 V扫描电压范围下C-V< 关键词： Pt纳米晶 快速热退火 原子层淀积 存储效应     

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     

海胆状Au-Ag-Pt-Pd四元纳米合金的近红外光电响应特性及拉曼散射增强的研究

与单金属相比,多金属纳米材料具有优异宽波谱范围响应的局部表面等离子体共振(LSPR),有利于提高光致电子转移效率并促进电荷载流子的有效分离.本文通过种子生长法和化学还原法,成功合成了具有多触角的海胆状金/银/铂/钯(Au-Ag-Pt-Pd NUs)四元纳米合金,探究了该纳米合金在不同退火温度下的局部表面等离子体共振(LSPR)响应特性,实验结果显示,在近红外光(808 nm)激发下,退火200℃的Au-Ag-Pt-Pd NUs的瞬态光电流强度是初始Au-Ag-Pt-Pd NUs的1.6倍.此外,以结晶紫(CV)作为探针分子,退火200℃的Au-Ag-Pt-Pd NUs的表面增强拉曼光谱(SERS)信号强度是初始Au-Ag-Pt-Pd NUs的1.8倍,从而验证了退火200℃的Au-Ag-Pt-Pd NUs具有很好的SERS活性,同时CV探测浓度可低至10^–12 M,并且实现了低浓度H₂O₂探测,探测范围:0.09—1.02μmol/L.结果表明,由于多重金属协同效应,四元Au-Ag-Pt-Pd NUs复合结构具备优异的光...     

TiO2几何和电子结构调制用于超灵敏SERS传感

半导体表面增强拉曼散射(SERS)材料由于其低成本、高化学稳定性、生物相容性、结构多样性和可控性而备受关注。它们被认为是在实际应用中替代贵金属SERS基板的良好候选者。然而,半导体SERS基底的实际应用受到其低灵敏度和发展滞后的极大阻碍。最近我们研究小组提出了一种利用稀土元素镱(Yb)掺杂制备半导体TiO₂基底材料,这种方法可以实现对二氧化钛的几何和电子结构调制,并且获得了对4-巯基苯甲酸(4-MBA)分子极大的SERS增强。相较于未掺杂的TiO₂, Yb-TiO₂表现出更加优良的SERS增强效果,根据Lombardi等提出的半导体SERS增强理论,增强是通过PICT机制中的Herzberg-Teller耦合,取决于吸附分子和基底能级匹配的程度。     

不同退火温度下α-NaYF4:Eu3+红色荧光粉的合成与发光特性

采用溶剂热法合成了α-NaYF₄:5%Eu³⁺红色荧光粉,研究不同退火温度对荧光粉晶体结构、形貌、发光以及显色性能 (CIE)的影响。通过比较退火前后以及不同退火温度下荧光粉的发光性能,发现退火使得禁戒跃迁⁵D₀→⁷F₀发生,随着退火温度的升高,Eu³⁺所有发射峰都得到了相应的增强,并且相应的CIE更趋向于红色;但在高温退火时,纳米晶之间的团聚更加严重,而且CIE趋向于红色的速度变慢。基于非对称性比率σ的分析,认为本文中⁵D₀→⁷F₀跃迁是由于Eu³⁺占据非对称中心格位所致。     

低接触电阻率Ni/Ag/Ti/Au反射镜电极的研究

研究了Ag的厚度、退火时间、沉积温度对于Ni/Ag/Ti/Au电极的反射率及与p-GaN欧姆接触性能的影响. 利用分光光度计测量反射率, 采用圆形传输线模型计算比接触电阻率. 结果表明: 随着Ag厚度的增加, Ni/Ag/Ti/Au电极的反射率逐渐增大; 在氧气氛围中, 随着退火时间从1 min增至10 min, 300 ℃退火时, 比接触电阻率持续下降, 而对于400-600 ℃退火, 比接触电阻率先减小后增大; 在300和400 ℃氧气中进行1-10 min 的退火后, Ni/Ag/Ti/Au的反射率变化较小, 退火温度高于400 ℃时, 随着退火时间的增加, 反射率急剧下降; 在400 ℃氧气中3 min退火后, 比接触电阻率可以达到3.6×10^-3 Ω·cm². 此外, 适当提高沉积温度可以增加Ni/Ag/Ti/Au的反射率并降低比接触电阻率, 沉积温度为120 ℃条件下的Ni/Ag/Ti/Au电极在450 nm处反射率达到90.1%, 比接触电阻率为6.4×10^-3 Ω·cm². 综合考虑电学和光学性能, 在沉积温度为120 ℃下蒸镀Ni/Ag/Ti/Au (1/200/100/100 nm)并在400 ℃氧气中进行3 min退火可以得到较优化的电极. 利用此电极制作的垂直结构发光二极管在350 mA电流下的工作电压为2.95 V, 输出光功率为387.1 mW, 电光转换效率达到37.5%.     

二氧化锆纳米材料中Eu3+的发光特性

研究了掺1mol%Eu³⁺的二氧化锆纳米材料随退火温度变化的发光性质，得到退火温度为600和800℃的样品中Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂发射在604nm处，这种现象不多见. 几种经不同退火温度处理的纳米材料样品在紫外光的照射下，稀土离子Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂发射的发光逐 关键词： 二氧化锆 纳米材料 3+')" href="#">Eu³⁺ 发光     

柔性SERS基底和具有可调光谱信息的防伪标签

通过电位还原法在柔性棉布表面沉积Ag纳米粒子,首先在棉布表面吸附Sn²⁺离子。由于Sn⁴⁺/Sn²⁺的标准还原电位高于Ag⁺/Ag⁰,因此,浸泡到AgNO₃溶液中后纤维表面的Sn²⁺会将Ag⁺还原成银种。使用温和的还原剂抗坏血酸可以将小粒径Ag原位生长成大颗粒Ag。选取不同种类拉曼探针分子,通过组合方式将不同比例的拉曼探针分子修饰到Ag纳米粒子表面,实现对光谱信息进行精准调控。使用羟胺为还原剂在Ag纳米粒子表面沉积Au壳层,制备具有光学信息存储的壳结构等离子体Ag@Au纳米结构。该材料具有良好的机械性能和时间稳定性。该器件所存储的光学信息可以灵活调控,作为柔性信息调变型防伪材料用于光学防伪。该基底还可以作为柔性基底应用于水果表面农药残留的SERS检测。     

泡沫镍耦合金纳米结构增强拉曼散射

采用一种简易的化学置换反应方法在泡沫镍基底上生长花针状的金纳米结构,并将其作为表面增强拉曼散射（SERS）基底,主要研究置换时间对SERS基底性能的影响。采用COMSOL Multiphysics仿真软件对金纳米粒子高度分别为100,150,175,200 nm的基底进行电磁增强仿真,得到最大电场强度分别为20.112,29.060,24.766,21.382 V/m,计算得到增强因子分别为1.64×10⁵、7.13×10⁵、3.76×10⁵和2.09×10⁵。使用罗丹明6G（R6G）溶液作为探针分子,对不同置换时间下的泡沫镍镀金基底进行拉曼表征、检测极限测试以及拉曼mapping测试。测试结果表明,置换时间为10 min的基底增强效果是最佳的,对R6G分子的检测浓度可以达到10^-8 mol·L^-1,在613,774,1364 cm^-1这三个R6G分子的拉曼位移特征峰处的相对标准偏差值分别为11.3%、10.9%和11.9%,说明基底...     

Ag NPs/H-WO3肖特基结衬底的SERS光谱研究

基于半导体的表面增强拉曼光谱(SERS)衬底由于高均匀性和稳定性在分子痕量检测中引起了广泛的关注,而高效的光诱导电子转移是进一步提高SERS灵敏度的关键。本工作制备了银纳米粒子/三氧化钨空心球(Ag NPs/H-WO₃)肖特基结,并将其作为SERS电子转移衬底。采用532 nm激光作为激发源,亚甲基蓝分子(MB)作为拉曼探针分子,对衬底的SERS性能进行了评价。Ag NPs/H-WO₃异质结构优异的SERS性能是由于等离子体Ag NPs的电磁效应和Ag NPs/H-WO₃肖特基结与检测分子之间有效的电子转移过程的耦合作用。     

P-thiocresol 吸附在银纳米粒子表面系统的表面增强拉曼散射和表面增强共振拉曼散射的增强研究

文中从实验和计算两方面报道了在514.5 nm激发光下P-Thiocresol吸附在银胶表面系统的表面增强拉曼散射(SERS).文中分析了它的增强机制,发现增强主要来自于电磁场增强.如果考虑距离为2nm的两个银纳米粒子的耦舍效应,两粒子之间的SERS的电磁场增强为7.16 × 107.静态化学增强亦起到部分增强作用,它的增强倍数为6.所以,总的SERS增强,包括静态化学增强和电磁场增强,是Gtotal=Gsc ×GEM=4.4×108.我们也理论地研究了此系统的表面增强共振拉曼散射(SERRS).当激发光与P-Thiocresol-Ag3系统的激发态共振时,电荷转移机制(化学增强)也将起到重要作用,最强的增强可迭106.我们使用电荷密度将激发光下p-Thlocresol和Ag团簇问的电荷转移结果可视化,这是电荷转移的直接理论证据.对于SERRS增强,包括电荷转移和电磁场增强机制,能达到1013.     

Ag对CoPt/Ag纳米复合膜的结构与磁性的影响

采用直流磁控溅射的方法制备了一系列(CoPt/Ag)_n多层膜，然后在不同温度下 进行了退火处理，并对其结构和磁性做了初步的表征，研究了Ag的含量以及薄膜中每一单元 厚度与总厚度对退火后薄膜的结构以及磁性能的影响.结果表明，膜厚较薄时(大约20 nm)有 利于薄膜沿(001)取向生长，Ag的加入不但能够抑制CoPt晶粒的过分长大还可以诱导薄膜的( 001)取向，使退火后的薄膜在垂直于膜面方向上的矫顽力大大增强.对于特定组分为Co ₄₀Pt₄₃Ag₁₇的薄膜，经600℃退火后已经显示了明显的(001) 取向，垂直于膜面方向上的矫顽力为5.6×10⁵ A/m，饱和磁化强度为0.65T, 并 且磁滞回线具有很好的矩形度，剩磁比(s)为0.95. 关键词： 磁记录材料 磁性薄膜 CoPt/Ag纳米复合膜     

退火对AlGaInP/GaInP多量子阱 LED外延片性能的影响

采用LP-MOCVD技术在n-GaAs衬底上生长了AlGaInP/GaInP多量子阱红光LED外延片.研究表明退火对外延片性能有重要影响.与未退火样品相比,460℃退火15min,外延片p型GaP层的空穴浓度由5.6×10¹⁸cm^-3增大到6.5×10¹⁸cm^-3,p型AlGaInP层的空穴浓度由6.0×10¹⁷cm^-3增大到1.1×10¹⁸cm^-3.但退火温度为780℃时,p型GaP层和p型AlGaInP层的空穴浓度分别下降至8×10¹⁷cm^-3和1.7×10¹⁷cm^-3,且Mg原子在AlGaInP系材料中的扩散加剧,导致未掺杂AlGaInP/GaInP多量子阱呈现p型电导.在460～700℃退火范围内,并没有使AlGaInP/GaInP多量子阱的发光性能发生明显变化.但退火温度为780℃时,AlGaInP/GaInP多量子阱的发光强度是退火前的2倍.     

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