注入產(chǎn)生的Ag納米顆粒對ZnO薄膜光學性質的影響研究.pdf

1、注入產(chǎn)生的Ag納米顆粒對Zno薄膜光學性質的影響研究EffectofIonbeamSynthesizedAgNanoparticlesonOpticalPropertiesofZnOFilms學科專業(yè)：凝聚態(tài)物理研究生：李浩指導教師：劉昌龍教授天津大學理學院二零一五年五月摘要本論文重點研究了ZnO薄膜與注入產(chǎn)生的Ag納米顆粒等離子共振吸收耦合效應對其發(fā)光性質的影響。具體研究內容與結果如下：(1)結合磁控濺射技術和后續(xù)的熱處理在藍寶石基底

2、上制備了質量較好的150nnl厚的ZnO薄膜，隨后分別采用42、63和120keV的Ag離子對制備態(tài)的ZnO薄膜進行了垂直注入，63keV的Ag離子注入采用了三種劑量，分別為101016、201016和501016cm“2；而42和120keV的Ag的注入劑量固定為20x1016cm“2。借助于光致發(fā)光譜儀(PL)、紫外一可見光吸收譜儀0_WVis)、掠角X射線衍射(GIXRD)等分析技術詳細研究了Ag離子注入對ZnO薄膜的光學性質及結

3、構的影響。研究結果表明，Ag離子注入摻雜在ZnO薄膜中引入了Ag原子和結構缺陷，使其晶格XRD衍射峰明顯減弱，同時也產(chǎn)生了雜質能級(Agzn和Agi)和誘導了Ag納米顆粒的形成。雜質能級的引入，促進了激子復合，進而增強了ZnO的激子峰。并且由于導帶電子向Agzn雜質能級的躍遷，使得ZnO薄膜在400、422、435nlTl出現(xiàn)新的發(fā)光峰。此外，Ag納米顆粒的形成產(chǎn)生的表面等離子共振效應能進一步增強ZnO的激子峰，并通過改變表面局域電場使

4、顆粒表面ZnO的能帶結構發(fā)生改變，進而使得發(fā)光峰紅移。(2)首先將能量為42keV的Ag離子垂直注入到藍寶石基底中以形成Ag納米顆粒，Ag離子劑量分別為101016和201016cm“2，然后利用脈沖激光沉積技術在Ag離子注入的基底表面沉積ZnO薄膜其厚度約為150Din。借助于UVⅥs和PL分析技術研究了納米顆粒形成對表面ZnO薄膜的光吸收和發(fā)光性質的影響。UVjⅥs光吸收測量結果顯示，Ag注入樣品出現(xiàn)AgNPs等離子共振吸收峰。退火