银基薄膜的制备及其光电性能研究

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局域表面等离子体共振(localized surface plasmon resonance,LSPR)是指当入射光频率与金属自由电子振荡频率相匹配时产生的集体电子共振,它会在金属局域表面约束和增强电场。因此常应用于表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering,SERS)、光热治疗、非线性光学等领域。这些应用很大程度上取决于SPR波长,而共振波长又可由金属纳米颗粒的材料、形状以及环境介质决定。随着纳米材料的飞速发展,各领域与纳米结构学有效地结合起来,可以将纳米材料的光电性能及其检测分析的研究更好的应用起来。银(Ag)作为一种贵金属材料,实现了共振吸收峰从可见光到近红外区域的连续可调谐。当Ag颗粒(nanoparticles,NPs)处于理想的形状和环境介质时,就可获得合适的LSPR峰。近些年来,激光技术的发展使得激光辐照可用于调控银基薄膜形貌。同时,激光辐照和热退火处理之间的联系与区别,不同的介质层环境对银基薄膜共振吸收的影响也需要更加深入的研究。论文中,首先通过激光辐照制备纳米椭球型Ag NPs,实现了共振吸收峰的调控,再制备基于不同形貌银基薄膜的复合膜,对比了环境介质对LSPR的影响,最后还观察了退火和激光辐照处理的联系与不同。具体结果如下:(1)对于同一厚度的Ag薄膜改变激光功率进行激光辐照,制备出类球形Ag纳米颗粒,随着功率增大,颗粒大小与间隙也变大,实现了Ag薄膜LSPR波长的红移和SERS强度的减弱。(2)在激光辐照和热处理过的具有不同表面形貌的Ag基薄膜上沉积不同厚度的氧化铟锡(ITO)和二氧化钛(TiO2),实现了两种双层膜的LSPR波长红移。同时,对比两种介质层,ITO薄膜等离共振的可调范围更广,TiO2薄膜的吸收强度与拉曼信号更强。(3)利用热退火过程观察热处理对Ag基薄膜光电性能的影响,针对线性厚度的Ag薄膜,处理后颗粒大致逐渐增大,共振吸收红移,拉曼信号对于是否经过退火的薄膜强度有所差异。
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