多孔阳极氧化铝膜的制备及其在一维纳米材料合成中的应用

从一维纳米材料的研究范畴入手 ,综述了多孔阳极氧化铝膜的结构特征、形成机理以及作为模板在合成纳米导电聚合物、纳米金属、纳米半导体、纳米复合材料及碳纳米管等方面的研究与应用的最新进展 ,揭示了多孔阳极氧化铝模板在合成与组装纳米新材料方面的重要作用 .     

多孔氧化铝薄膜的制备和光学特性研究

采用阳极氧化法制备了二维有序纳米孔氧化铝膜.研究了工艺参数对多孔薄膜有序性、孔径、膜厚度等的影响，测量了多孔氧化铝有序膜的光透过、光吸收和光发射等光学特性.结果表明，在波长360 nm附近多孔氧化铝有序膜的光透过谱线和光吸收谱线发生突变，波长大于360 nm时，光透过增强；波长小于360 nm时，光吸收增强.多孔氧化铝有序膜的光致发光强度和峰位与激发光波长有关，光致发光谱范围在340~600 nm.     

多孔氧化铝膜的荧光研究

采用电化学方法在草酸溶液中制备铝基多孔阳极氧化铝膜,用原子力显微镜观察其形貌,得到平均孔径为 38 nm的有序排列.用F-4500型荧光分光光度计测量其三维荧光谱,与未经氧化的铝片作对比,发现前者的激发谱在280 nm~340 nm有一个较宽的谱带,并且在253.8 nm附近有一个肩峰,发射谱有一个以417.4 nm为峰值的较宽谱带,而后者却无任何明显的发射峰和激发峰.再分别用波长为248 nm的准分子激光器和波长355 nm的三倍频YAG激光器激发,得到明亮的蓝光光谱,在同样条件下激发未经阳极氧化的高纯铝片,将二者的光致发光谱进行对比处理.实验认为,这种发光机理可能是来源于薄膜中与氧空位有关的缺陷态,而且,在成膜过程中伴随着草酸根离子的介入,导致多孔阳极氧化铝膜中亦有与草酸根离子相关的发光中心,同时,量子限域效应也使氧化铝薄膜的光学性质发生了变化.     

多孔氧化铝薄膜的纳米结构和光谱特性研究

利用阳极氧化的方法制备出几种表面结构和尺度不同的多孔氧化铝薄膜,用原子力显微镜扫描获得了这些薄膜表面的纳米结构图像,并采用光谱仪测定了它们的反射光谱。实验表明,平均孔径为26和39 nm的多孔氧化铝薄膜表面具有独特的反射光谱,在500至1 000 nm波长范围内呈周期性地密集峰—谷分布,峰—谷的密集度或数量取决于薄膜表面纳米结构的尺度。讨论了纳米结构尺度与反射光谱之间的相互关系,并给出了适当的解释。     

二次阳极氧化方法制备有序多孔氧化铝膜

通过二次阳极氧化方法制备多孔氧化铝膜与一次阳极氧化方法制备多孔氧化铝膜孔排布规律性的对比 ,结果发现 ,二次阳极氧化方法制取的多孔氧化铝膜孔排布规律性明显好于一次阳极氧化法制取的多孔膜 .在几个微米范围内 ,孔呈理想的六角排布 .去除一次阳极氧化膜后 ,二次阳极氧化得以在更良好的表面进行 ,制取的氧化铝膜孔规律性和有序度更高 .有序区域的尺寸与晶粒内的亚晶大小有一定关系     

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。     

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     

多孔硅/多孔氧化铝与PVK复合光致发光特性

用旋涂法实现了多孔硅、多孔氧化铝与聚乙烯咔唑(PVK)的复合,研究了多孔硅／PVK、多孔氧化铝／PVK复合体系的光致发光性能。PL谱的测试发现,多孔硅／PVK复合体系的PL谱同时具有多孔硅和PVK的发射峰。此外,在485nm的位置出现了一个新峰,讨论了这个峰的来源。而多孔氧化铝与PVK复合后,没有产生新的峰。但多孔氧化铝与PVK复合后,由于多孔氧化铝纳米孔的纳米限制效应使PVK的发光峰出现大幅度蓝移。从多孔硅与多孔氧化铝发光机制的不同出发,讨论了多孔硅、多孔氧化铝与PVK复合后产生不同结果的原因。     

高质量规则多孔氧化铝模板的制备

在合适的条件下利用阳极氧化高纯铝片，可以获得多孔结构的氧化铝，其孔径大小和排列方式都很均匀.由于孔的深度不受限制，因此可以制备出孔深很大的多孔氧化铝.这种多孔结构可以用作制备纳米材料的模板.利用0.3mol/L的草酸溶液在40V的直流电压下，采用二步氧化法获得了高质量的氧化铝多孔模板，其典型孔径值为40—70nm，孔间距约110nm，深度可达毫米量级.分析了溶液温度对结果的影响，比较了单步法和两步法获得的样品的多孔结构，认为低温下的二步氧化法可以获得很好的多孔氧化铝模板. 关键词： 纳米材料 多孔氧化铝 二步氧化法     

含纳米金属阵列阳极氧化铝膜的偏振特性

利用阳极氧化铝的纳米多孔阵列结构特性，将金属Cu电镀到氧化铝的孔中，得到含有金属纳米阵列的氧化铝膜。实验发现，这种氧化铝膜确实象金属线栅偏振器一样表现出偏振特性，是一种新型微偏振器件。它在波长大于500nm时吸收很小，在波长为1．5μm时有高达67．1％的透射率和25．6dB的消光比。该氧化铝膜的偏振特性与阳极氧化和电镀条件有关。随着电流密度的增大，金属柱增多，光学损失增大，透射率降低，而偏振度增大。但是当电流密度增加到某一数值时，偏振度降低。通过优化制备条件，可得到高效率的氧化铝微偏振器。这种微偏振器制作简单，体积小，在光电通信领域有着非常广泛的应用前景。     

含分枝铜纳米线多孔铝膜的偏振特性

利用二次阳极氧化法制备了具有分枝结构的多孔铝(PAA)模板,并以交流电化学沉积的方法在该模板中合成了分枝状的铜纳米线。用SEM观察样品的形貌结构,用分光光度计测量了样品的透射光谱和偏振光谱。实验结果表明,含分枝状铜纳米线结构的多孔铝膜在近红外光区具有较高的透射率,且得到了14～22 dB的消光比。这种微偏振器件制备方法简单、效率高、造价低,在光电集成领域有着广泛的应用前景。     

脉冲激光沉积法在多孔铝衬底上生长的ZnO薄膜的结构与光学性质

ZnO是一种性质优良很有前途的紫外光电子器件材料,多孔铝是一种良好的模板型衬底,试图将二者结合起来以制备出一种全新的光电功能材料。制备了三种不同孔径多孔铝衬底,采用脉冲激光沉积法,在真空背景下,在多孔铝衬底上生长了氧化锌薄膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射和光致荧光对样品进行了测试和分析。研究表明:利用不同孔径的多孔铝衬底生长的氧化锌薄膜的结构和光学性质差异很大。样品A的光致发光主要是394nm的紫外发射和498nm的蓝绿光发射;样品B的光致发光主要是417nm的紫光发射和466nm蓝光发射;样品C的光致发光主要是415nm的紫光发射和495nm的蓝绿光发射。由于薄膜是富锌的,随着在空气中氧化的进行,光谱发生变化。利用固体能带理论对光谱进行了全面的分析。     

AAO模板吸收光谱变化及红移现象研究

阳极氧化铝(AAO)模板作为一种制备表面增强拉曼散射光谱(SERS)基底的工具被广泛使用。为了制备SERS效果更好的基底, 研究AAO模板自身的属性显得极为重要。本文以0.4 mol/L的草酸为电解液制备出高度有序的AAO模板。发现其吸收光谱在203、250、275 nm处有三个吸收峰, 其中203和275 nm处的吸收峰, 分别由F心(带两个电子的氧空位)和F+心(带一个电子的氧空位)产生。而250 nm处的吸收峰, 由制备过程中引入的草酸根离子产生。并给出了随着退火温度升高250、275 nm的吸收峰消失的合理解释。通过对不同氧化时间、氧化电压下制备的AAO模板吸收光谱的研究, 发现延长氧化时间对AAO模板吸收带边的红移影响不大, 而升高氧化电压则使AAO模板的吸收带边出现了明显红移。表明氧化电压的升高对AAO模板的内部结构及缺陷的变化影响极大。     

双光路同向起偏测量含金属阳极氧化铝膜的消光比

用阳极氧化的方法制备了阳极氧化铝膜,向其孔中分别镀入了铜和银,利用UV-3101型分光光度计测试了其透射光谱和偏振光谱,并研究了样品的偏振特性与入射角的关系.实验结果表明,这种含金属阳极氧化铝膜在近红外波段表现出良好的消光比,且入射角的大小对其消光比有着明显的影响.     

不同氧分压下直流反应溅射ZnO薄膜的结构和光学特性

在室温,不同氧分压条件下,采用Zn靶直流反应溅射在石英衬底上制备了具有纤锌矿结构(002)择优取向的ZnO薄膜。薄膜的生长速率随氧分压的增大而减小,在20%-30%之间存在一个拐点,在此点之前,溅射产额减小的速率很快,而在此点之后,溅射产额减小的速率减慢了很多,当氧分压在30%以上时,溅射过程中Zn的氧化在靶表面就已经完成。通过单振子模型分析了薄膜的光学特性,采用X射线衍射的方法对薄膜的晶粒尺寸和应力进行分析。研究结果表明在氧分压20%以上时,薄膜在可见光波段具有较好的光学透明性和很高的电阻率。薄膜的光学折射率、晶面间距和内部应力均随着氧分压的增大而增大。并从薄膜生长机理上给出了理论解释。