稀土对金属纳米粒子-介质复合薄膜(Ag-BaO)光电发射性能的增强

用真空蒸发沉积的方法制备了掺杂稀土的金属纳米粒子介质复合薄膜(Ag-BaO薄膜).与不掺杂稀土的Ag-BaO薄膜相比,其光电发射能力提高了近40%.透射电镜分析表明,掺杂稀土后,Ag-BaO薄膜中的Ag纳米粒子明显细化、球化、密度增大.这表明Ag纳米粒子的细化,使得其在光作用下,光电子更容易通过隧道效应穿过界面位垒逸出,导致光电发射能力增强     

Ag-BaO薄膜内场助光电发射增强现象研究

通过在Ag-BaO薄膜表面真空沉积10nm厚的银电极,成功制备了内场助结构Ag-BaO光电阴极.测试结果显示,Ag-BaO薄膜光电发射电流随内场助偏压的增大而上升.理论分析表明,Ag-BaO薄膜内场助光电发射增强现象产生的机理在于内场助作用下Ag微粒和BaO介质间等效界面位垒的减小及薄膜表面真空能级的相对下降. 关键词： 内场助光电发射 能带弯曲 金属超微粒子 Ag-BaO薄膜     

外场电压和Ag纳米尺寸对来自Ag的光电发射谱的影响

研究外场电压和纳米银粒子的尺寸对来自镶嵌在BaO薄膜中的纳米银粒子的光电发射的影响。在不同电压和不同尺寸条件下，计算了波长范围在 0.2到0.8μm的光电发射谱。给出了光电发射阈值对外场电压和纳米银粒子的尺寸依赖关系。同时认为在可见光范围中出现的光电发射是由于纳米银粒子的光学共振吸收所形成。这样的讨论有助于制备场助Ag-BaO光电薄膜的制备和工艺优化。     

Ag-BaO薄膜在垂直表面电场作用下的光吸收增强

Ag-BaO薄膜是金属纳米微粒埋藏于半导体介质中的功能复合薄膜,它具有超快的光电时间响应,可以检测超短激光脉冲,在Ag-BaO薄膜表面加入垂直电场,可以提高薄膜的光电发射效率,在垂直表面电场作用下近紫外波段光吸收有较明显增强现象,在波长λ=303nm处15V电压作用下光吸收增强6.5%,30V电压作用下增强18%。这种光吸收增强是由于在电场作用下,薄膜的能带结构发生倾斜,以及在强电场下能级分裂。光吸收涉及被激发电子在倾斜能带间隧穿几率的增加,和被激发电子在这些分裂能级间的跃迁。     

金纳米粒子掺杂DNA-CTMA-DPFP薄膜的表面增强拉曼散射特性

采用柠檬酸三钠还原氯金酸和离子交换法制备金纳米粒子掺杂DNA-CTMA材料,利用钯催化反应合成9,9-二乙基-2,7-二-(4-吡啶)芴荧光染料(DPFP),将DPFP与DNA-CTMA混合后,旋凃制备金纳米粒子掺杂的DNA-CTMA-DPFP薄膜样品。通过吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱的测量,研究了薄膜样品的光学特性和表面增强拉曼散射(SERS)特性。实验结果表明,薄膜样品在300～360 nm的吸收主要来自DPFP,在500～700 nm的吸收来自样品中金纳米粒子的局域表面等离子共振;样品在370,386,408 nm处的荧光峰分别对应DPFP的S₁₀-S₀₀、S₁₀-S₀₁和S₁₀-S₀₂能级的电子振动跃迁;在785 nm激光激发下,薄膜样品的拉曼散射主要来自DPFP分子,随着金纳米粒子掺杂比的增大,DPFP分子的拉曼散射峰强度逐渐增强。因此,金纳米粒子掺杂DNA-CTMA薄膜适合作为多种染料分子的SERS基底。     

TiO_2/Sm~(3+)下转换薄膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Sm3+下转换薄膜,利用其下转换特性将紫外光转换为可见光,提高了可见光光照强度。利用X射线衍射和荧光光谱对TiO2/Sm3+粉体进行了表征,并对TiO2/Sm3+下转换薄膜进行了荧光光谱测试和紫外-可见分光光度计测试。荧光光谱显示,TiO2/Sm3+薄膜在受到395 nm紫外光照射时可发射出540~600 nm连续波长的可见光,具有下转换特性。二层TiO2/Sm3+下转换薄膜的可见光透过率与单纯的TiO2薄膜基本相同,利用其下转换特性使电池短路电流提高了13.2%,光电转换率提高了16.2%。     

金纳米粒子自组装薄膜的光谱学研究

采用柠檬酸钠还原氯金酸制备了金胶体，通过静电自组装制备了金纳米粒子薄膜，利用紫外-可见光吸收光谱等对金纳米粒子薄膜进行了光谱学研究，紫外-可见光吸收光谱表明所制备的金溶胶为单分散体系，根据自组装薄膜的X-射线衍射谱，由谢乐公式估算金纳米粒子的粒径约为21nm；X-射线光电子能谱显示氯金酸的还原反应比较完全，金主要以Au^0的价态存在，金胶体粒子通过静电吸引机制组装到PDDA改性的衬底表面；紫外-可见光吸收光谱和表面增强拉曼光谱显示，由于粒子间的电磁耦合，自组装金纳米粒子薄膜表现出协同等离子体共振吸收行为和表面增强拉曼散射效应。     

基于超分子结构共掺杂纳米复合薄膜的制备与荧光特性

为改善功能分了的特性,提出一种基于金属纳米粒子-偶氮染料复合物共掺杂超分子结构功能材料的设计新方法.并依照此方法制备出复合材料,观测了其显微结构,测量了其紫外-可见光吸收,研究了该超分子结构复合体系的荧光特性.实验发现,由于金属银纳米粒子的掺杂,使得超分子结构复合体系中功能分子甲基橙在溶液态体系的荧光强度增强近5倍,而在两种不同结构(共混结构和包覆结构)的薄膜态超分子结构体系中,其荧光强度分别被猝灭15%和20%.研究结果表明,复合膜中采用超分子结构完全能够改善功能分子的特性.     

金纳米薄膜的荧光光谱特性

采用电化学方法制备了胶体盒纳米球状颗粒,并利用自组装方法在石英玻璃村底上镀制了金纳米薄膜。在室温下测得其紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱。在吸收光谱中观察到两个吸收峰,其中610nm、处的吸收峰来源于凝聚金纳米颗粒纵向的表面等离子体共振。在荧光发射光谱中也观察到与纵向表面等离子体共振有关的长波段的发射峰。增加激励光强度或增加薄膜中金粒子散密度都将导致新荧光发射峰的产生．这表明金纳米薄膜中存在循环多重散射,并由此引发了荧光发射峰数目和强度的变化。     

纳米ZnO和ZnO-SiO2复合薄膜的光学性质研究

通过溶胶凝胶(sol-gel)法分别在玻璃衬底上制备了ZnO纳米薄膜和ZnO-SiO₂纳米复合薄膜,并利用紫外-可见光分光光度计对薄膜的光学性能进行了分析.可见光-紫外透射谱显示,随着ZnO溶胶浓度从0.7mol/L降低到0.006mol/L,制备的ZnO薄膜从只出现一个380nm(对应的光学禁带宽度为3.27eV)左右的吸收边到在380和320nm(对应的光学禁带宽度为3.76eV)左右各出现一个吸收边,并且随着ZnO溶胶浓度的降低,在380—320nm波段内的透过率明显提高.而Z 关键词： 纳米ZnO 2复合薄膜')" href="#">ZnO-SiO₂复合薄膜 溶胶凝胶法 透射率     

利用Ag@SiO_2纳米粒子等离子体共振增强发光二极管辐射功率的数值研究

金属纳米粒子利用其局域表面等离子体共振效应(LSPR),可以增强附近荧光分子的自发辐射速率,因而在光学传感、光电器件等领域中具有潜在的应用价值.金属纳米粒子的LSPR与其自身的材料、形状、尺寸以及周围环境介质密切相关,这影响着纳米粒子在具体器件中的应用.本文利用三维时域有限差分法,研究了相同体积的球形、椭球形、立方形与三棱柱形银纳米粒子对薄膜发光二极管辐射功率的影响;计算了不同形状银纳米粒子对偶极子光源辐射功率和薄膜器件光出射强度的增强,并结合LSPR效应讨论了辐射功率变化的物理机理.研究结果表明:银纳米粒子自身形状尖锐程度的增加有利于提高LSPR的共振强度;同时纳米粒子的形状影响了LSPR共振电场与薄膜器件中偶极子辐射电场之间的耦合作用,其中立方形纳米粒子因为能实现最强的耦合作用而对器件的辐射功率增强最大.在此基础上进一步讨论了不同薄膜材料对LSPR共振及光源辐射功率的影响,发现较高的材料折射率有利于增强金属纳米粒子的LSPR与器件的耦合作用,从而改善发光二极管性能.     

TiO_2/Eu~(3+),Y~(3+)下转换薄膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Eu3+,Y3+下转换薄膜,将其应用到染料敏化太阳能电池中,利用其下转换特性将紫外光转换为可见光,提高了电池的可见光照强度.利用X射线衍射和荧光光谱对TiO2/Eu3+,Y3+粉体进行表征,利用荧光光谱和紫外-可见分光光度计对TiO2/Eu3+,Y3+下转换薄膜进行测试,荧光光谱显示,下转换薄膜受到396nm紫外光照射时可发射出535~620nm连续波长的可见光,具有下转换功能特性.与TiO2薄膜相比,二层下转换薄膜仍能保持较高的可见光透过率.当稀土元素总掺量为4%时,利用下转换特性使短路电流提高了21.5%,光电转换效率提高了14.1%.     

“冷沉积”的Ag-BaO薄膜在超短脉冲激光作用下的光电发射

研究了冷沉积制备条件下获得的Ag-BaO薄膜在超短激光脉冲串作用下的光电发射．得到Ag-BaO薄膜的阈值光强为10W/cm²，光量子效率达10^-4数量级．光电流密度与入射光强的关系主要表现为一段曲率随光强增大而逐步减小的曲线．其光量子效率是一个可变值，它的变化规律同入射光强及薄膜本身的性能有关 关键词：     

巯基丙酸分子对CdSe核壳量子点和 ZnO纳米粒子薄膜之间电荷转移的影响

通过稳态光谱和时间分辨荧光光谱研究了巯基丙酸(MPA)分子对由量子点到ZnO纳米粒子薄膜的电荷转移过程的影响。研究发现,相对于CdSe纳米粒子薄膜样品,没有MPA分子参与作用的CdSe/ZnO薄膜样品和有MPA分子连接的CdSe/MPA/ZnO薄膜样品中都存在从CdSe量子点到ZnO纳米粒子薄膜的有效电荷分离过程,但是相对于CdSe/ZnO样品, CdSe/MPA/ZnO样品中电荷转移速率明显变小。这表明MPA分子本身它并不能促进CdSe到ZnO电荷分离过程,因此可以认为用金属氧化物薄膜直接吸附量子点吸收材料,将能获得高功率转换效率的量子点敏化太阳能电池。     

双金属/TiO2纳米管复合结构中增强的光电流

将传统半导体材料与金属微纳结构相结合,利用其表面等离激元共振效应,可有效地增强复合结构的光电转换效率,使其广泛地被用于光电化学和光电探测等领域.本文以氧化铝纳米管为模板,采用原子层沉积技术制备出高有序的TiO2纳米管,并通过电子束热蒸发技术在大孔径的纳米管薄膜中分别负载金、铝和双金属金/铝纳米颗粒,形成金属纳米颗粒/TiO2纳米管复合结构.研究结果表明,相对于纯TiO2纳米管,Au/TiO2复合纳米管在568 nm的可见光照射下,其光电流密度约有400%的提高;在365 nm紫外光照射下,Al/TiO2复合纳米管的光电流提高约50%;同时负载双金属Au和Al纳米颗粒的TiO2纳米管在整个紫外-可见光区域光电流均显著增强.     

Ag-BaO薄膜在电场作用下的可见——近红外波段光学吸收特性

对超额Ba激活的Ag-BaO复合薄膜在外加垂直表面电场作用下的光学吸收特性进行了测量.结果显示,薄膜在可见—近红外光波段存在两个吸收峰,其中近红外光区的吸收峰强度随垂直表面电场的作用而降低.理论分析表明,可见光区的主吸收峰源于埋藏在BaO半导体中的Ag超微粒子的表面等离激元共振吸收;近红外光区的次吸收峰则由BaO半导体基质中杂质能级的光吸收引起,杂质能级的产生与超额Ba在BaO晶体中造成的氧缺位有关.在外加垂直表面电场作用下,BaO基质中的杂质发生电离,并导致杂质能级上束缚电子浓度减小,表现为薄膜在与杂质 关键词： 光吸收 金属超微粒子半导体复合薄膜 表面等离激元 杂质能级     

金纳米粒子增强钙钛矿的荧光发射

有机-无机杂化钙钛矿材料在钙钛矿发光二极管(PeLEDs)和激光器等光电器件中得到了新的应用,如何进一步提高钙钛矿薄膜的发光效率是目前的研究热点。将20nm粒径的金纳米粒子(Au NPs)掺杂至界面层PEDOT∶PSS中,可使以甲胺铅溴盐(CH3NH3PbBr3)薄膜为发光层的荧光强度提升了2.7倍。研究表明,Au NPs的引入有效增强了CH3NH3PbBr3薄膜的吸收,并提高了激子的辐射跃迁速率。同时,结合光学仿真进行分析,发现Au NPs的近场和远场表面等离激元均与钙钛矿薄膜吸收/发射区域有效耦合,从而最大程度地提高发光效率。提出利用Au NPs的近场和远场复合表面等离激元效应可最大程度地提高钙钛矿薄膜的荧光发射效率,该研究对制备高效率PeLEDs和激光器等提供了重要的理论指导和技术支持。     

纳米Si-SiOx和Si-SiNx复合薄膜的低温制备及其发光特性

用等离子体增强化学气相沉积法在低温（低于50℃）衬底上沉积Si-SiOx和Si-SiNx复合薄膜,可得到平均颗粒尺寸小至3nm的高密度（最高可达4.0×1012cm-2）纳米硅复合薄膜.500℃快速退火后,这种复 合薄膜显现出优异的可见光全波段光致发光特性.通过比较相同条件下所制备的纳米Si-SiOx和Si-SiNx复合薄膜的光致发光效率,发现纳米Si-SiNx具有更为优异 的光致发光效率,这一点在可见光短波区表现得尤为显著. 关键词： 等离子体增强化学气相沉积 冷衬底 硅纳米颗粒 光致发光     

聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔/TiO2纳米复合材料的光物理性能研究

通过原位强碱诱导下的脱氯化氢缩合聚合法制备了一系列不同纳米TiO2含量的聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔/纳米二氧化钛(PMOCOPV/TiO2)光电复合材料。红外光谱和拉曼光谱证实了在纳米TiO2表面的包覆层为PMOCOPV。紫外-可见吸收光谱表明随着TiO2含量的增加PMOCOPV/TiO2纳米复合材料的吸收强度提高。高分辨透射电镜观察发现PMOCOPV/TiO2是具有核-壳结构的纳米复合粒子,直径约30 nm,其中PMOCOPV包覆层的厚度约为8~10 nm。荧光光谱研究表明,PMOCOPV/TiO2纳米复合材料的最大发射波长随着TiO2含量的增加发生红移,荧光寿命约为1 ns,且随着TiO2含量的增加荧光强度和荧光寿命得到显著提高,并通过PMOCOPV/TiO2纳米复合材料中的激子离化和电荷传输过程以及复合材料中的电势能级探讨了PMOCOPV/TiO2的荧光量子效率和荧光强度增加的机理。     

MgF_2薄膜对荧光薄膜紫外响应灵敏度的增强特性研究

在光敏面上镀制荧光薄膜将紫外光转变为可见光,是提高CCD和CMOS图像传感器紫外响应灵敏度的一种有效方法。针对荧光薄膜入射界面的散射和反射损耗降低荧光发光强度的分析,研究在荧光薄膜上镀制增透膜和阻隔膜的灵敏度增强特性。采用真空热阻蒸发的镀膜方法分别制备了单层Lumogen荧光薄膜和MgF2/Lumogen复合膜。利用原子力显微镜,紫外可见近红外分光光度计,荧光光谱仪对两种样品的表面粗糙度,漫反射和透射光谱以及荧光发光光谱分别进行对比测试分析。结果表明:MgF2保护层降低了表面粗糙度,减小了入射界面的漫反射损耗,对500~700nm的可见波段具有明显增透作用,也增强了Lumogen薄膜对紫外波段受激发射的荧光强度;同时,MgF2薄膜的抗损伤及水汽隔离性能对荧光薄膜紫外响应能力具有保护作用,为延长紫外CCD薄膜及器件的工作寿命提供了有效手段。