AAO模板法制備金屬納米點(diǎn)陣及其光學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、金屬納米結(jié)構(gòu)，尤其是高度有序的金屬納米結(jié)構(gòu)的制備和其獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)是目前的研究熱點(diǎn)之一。當(dāng)金屬納米結(jié)構(gòu)被光照射時(shí)，金屬內(nèi)的自由電子在入射電磁場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下形成表面等離激元共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)。SPR的局部電場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)使其在表面拉曼散射增強(qiáng)（Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS）、負(fù)折射率材料、化學(xué)生物傳感器、太陽(yáng)能電池和光子器件等領(lǐng)域均有重要應(yīng)用。目前制備

2、金屬納米結(jié)構(gòu)通常利用半導(dǎo)體微加工工藝，其加工成本高，在調(diào)節(jié)金屬納米結(jié)構(gòu)的尺寸時(shí)靈活性不足。如何簡(jiǎn)單有效地制備結(jié)構(gòu)、尺寸可調(diào)的金屬納米結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步提高其在各種光學(xué)應(yīng)用中的性能成為目前一個(gè)亟需解決的難題。在此背景下，本論文展開(kāi)了利用高度有序的超薄多孔陽(yáng)極氧化鋁(Anodic Aluminum Oxide，AAO)作為模板，快速制備有序周期性金屬納米點(diǎn)陣的研究。為靈活制備尺寸可調(diào)的有序金屬納米結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步改善其光學(xué)性能提供了一條新的途徑。具

3、體的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.超大大孔間距AAO的制備技術(shù)和形成機(jī)制探討。探索了草酸體系和磷酸/檸檬酸體系的電解液中超大孔間距AAO的制備方法，系統(tǒng)研究了氧化電壓對(duì)孔間距的調(diào)節(jié)作用。發(fā)現(xiàn)孔間距隨氧化電壓升高而增大，在草酸溶液和磷酸/檸檬酸溶液中的孔間距分別為2.0 nm/V和2.5 nm/V。在480 V的電壓下本文得到了孔間距達(dá)1000nm的超大尺寸AAO。同時(shí)發(fā)現(xiàn)鋁箔的表面形貌對(duì)氧化膜形貌有重要影響，在拋光和不拋光的鋁箔上

4、相同條件下分別得到了多孔和致密兩種截然不同的氧化膜。據(jù)此，結(jié)合鋁箔表面電場(chǎng)分布的模擬，創(chuàng)新性地提出了表面缺陷引導(dǎo)多孔膜形成的機(jī)制。
　　2.高度規(guī)整有序的超薄AAO模板制備。利用預(yù)壓印的方法在鋁箔表面構(gòu)建了周期為480nm、高度有序的納米結(jié)構(gòu)，并以此引導(dǎo)多孔AAO的生長(zhǎng)，制備出了孔間距為480nm、高度有序的AAO模板。同時(shí)研究了超薄AAO的氧化、膜轉(zhuǎn)移、阻擋層去除等一系列復(fù)雜工藝，得到了厚度～1μm、長(zhǎng)徑比～2∶1、孔徑～250

5、nm的通孔有序超薄AAO模板，為制備有序金屬納米點(diǎn)陣打下基礎(chǔ)。
　　3.有序金屬納米點(diǎn)陣的制備及其光學(xué)性質(zhì)研究。以有序超薄AAO為模板，利用熱蒸發(fā)法制備出了周期～480 nm、厚度～100nm、間隙10～30nm的柔性有序金屬納米點(diǎn)陣，表現(xiàn)出奇特的光學(xué)性質(zhì)。在不同入射角度下，這種柔性金屬納米點(diǎn)陣的反射光呈現(xiàn)出不同的顏色。在不同拉伸比下，還能對(duì)其光學(xué)透過(guò)率進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，從50％變化到60％。通過(guò)有限時(shí)域差分(FDTD，finite-