具有金屬納米顆粒陣列液晶盒的制備及其光電特性研究.pdf

1、近年來，納米材料的特殊性能受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，尤其是金屬納米材料的空間維度與尺寸變化對其電學(xué)和光學(xué)性能的影響更是當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。金屬納米材料的周期性陣列結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用在諸如液晶顯示、偏振分束器和亞波長光柵等許多領(lǐng)域，對光電子器件行業(yè)的發(fā)展起到了舉足輕重的作用。如今制備金屬納米材料陣列結(jié)構(gòu)的手段非常多，如化學(xué)沉積和化學(xué)刻蝕制備法，但制約這些方法的因素有很多，比如試劑濃度、反應(yīng)溫度和沉積時間等，這些因素導(dǎo)致其可控性差，表面顆粒分布不均勻、

2、結(jié)構(gòu)不可控，最終對沉積膜的表面形貌造成很大的影響。還有如平板印刷制備法，該方法能夠制備出具有周期性結(jié)構(gòu)的金屬納米陣列，也能控制陣列表面形貌，而且能夠控制納米顆粒的大小、形狀及間距等參數(shù)，但其成本高、工藝復(fù)雜，并且使用不便。
　　引入了激光光學(xué)定向組裝系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)制備的金屬納米顆粒陣列特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)極化排布，顆粒間隙小、分布均勻且取向一致，與光學(xué)玻璃正四棱臺上表面連接穩(wěn)固，更好地確保了結(jié)構(gòu)的魯棒性。該系統(tǒng)制備的銀納米顆粒線陣列具有亞

3、波長金屬光柵的特點(diǎn)，如偏振特性和散射特性。而且結(jié)構(gòu)尺寸合適，也可以對液晶分子進(jìn)行取向，所以可以將我們的結(jié)構(gòu)與液晶結(jié)合，組裝成具有金屬納米顆粒陣列的液晶盒。
　　本論文研究工作的目的為：
　　利用激光光學(xué)定向組裝系統(tǒng)制備形貌和結(jié)構(gòu)良好的銀納米顆粒線陣列，并分析其諸如偏光與散射特性的機(jī)理，然后以該陣列作為液晶盒的一側(cè)基板制備液晶盒并研究其光學(xué)特性。
　　本文主要研究方法如下：
　　1.從理論上詳細(xì)剖析利用倏逝駐波場制

4、備銀納米顆粒線陣列方案的可實施性。首先引入了倏逝駐波場的概念并介紹了其形成機(jī)理；然后通過公式推導(dǎo)和仿真計算得出銀納米顆粒在倏逝駐波場中的極化情況及其所受光場力的大小和分布；接著分別對銀納米顆粒膠體溶液的熱力學(xué)和動力學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行分析；最后分析了銀納米顆粒在倏逝駐波場中除光場力外的其他受力情況。最終得出可以利用倏逝駐波場來制備銀納米顆粒線陣列的結(jié)論；
　　2.依據(jù)理論分析得出實驗方案，再搭建了激光光學(xué)定向組裝系統(tǒng)并制備出了銀納米顆粒線

5、陣列，并利用SEM對陣列進(jìn)行表征，然后利用光譜儀對銀納米顆粒線陣列進(jìn)行了偏光反射與散射測試，最后對其中的物理機(jī)制進(jìn)行了解釋；
　　3.研究了具有金屬納米顆粒陣列的液晶盒的光學(xué)特性。成功地利用激光光學(xué)定向組裝系統(tǒng)在鍍有ITO薄膜的光學(xué)玻璃正四棱臺上表面制備出銀納米顆粒線陣列，接著以該銀納米顆粒線陣列為液晶盒的一側(cè)基板裝配具有銀納米顆粒線陣列的液晶盒，然后利用偏光顯微鏡對該液晶盒的旋轉(zhuǎn)偏光特性進(jìn)行了觀察和研究，最后從理論上分析該特性的