基于PAA模板法制備Ag納米薄膜復合結(jié)構及其光學性質(zhì)的研究.pdf

1、貴金屬納米結(jié)構由于其表面等離子體共振效應具有獨特的光學性質(zhì)，如對光的選擇性吸收和反射、近場增強等。材料的光學性質(zhì)不僅與材料本身有關，還與材料的幾何結(jié)構有關，具有特殊納米結(jié)構的超材料可以通過其幾何參數(shù)的改變實現(xiàn)對電磁場的調(diào)控。將納米結(jié)構的光子共振與金屬材料的局域表面等離子體共振相結(jié)合可以有效提高材料的光學性質(zhì)，在太陽能電池、光電轉(zhuǎn)換材料、光催化、分子檢測及增強發(fā)射等領域具有廣泛的應用。本文結(jié)合納米壓印技術、陽極氧化法、熱蒸發(fā)沉積技術和原子

2、層沉積技術制備了Ag納米薄膜復合結(jié)構并研究其光學性質(zhì)。
　　首先，采用硬納米壓印法和陽極氧化法制備了超薄有序多孔陽極氧化鋁(PorousAnodic Alumina，PAA)模板，結(jié)合熱蒸發(fā)沉積技術制備了超薄Ag納米顆粒/PAA復合結(jié)構，并研究了退火時間及退火溫度對其光吸收性能的影響。結(jié)果表明:在PAA模板上沉積Ag膜后，由于Ag納米顆粒的等離子體共振作用，Ag/PAA納米復合結(jié)構的吸收率明顯提高;當Ag薄膜沉積厚度為30 nm并

3、不進行退火處理時，Ag/PAA納米復合結(jié)構在230～1050 nm的寬光譜范圍內(nèi)一直保持有較高的吸收率，且在525nm處最高吸收率約為90.3％，在1050nm處的最低吸收率仍為70.3％;
　　其次，采用多步循環(huán)氧化-腐蝕擴孔法制備了倒錐型PAA模板，結(jié)合熱蒸發(fā)沉積技術制備了倒錐型Ag/PAA納米復合結(jié)構，并研究了Ag薄膜沉積厚度及退火處理工藝對其光學性質(zhì)的影響。結(jié)果表明:倒錐型PAA的陷光作用、Ag納米顆粒的等離子體共振作用及

4、顆粒間的耦合效應使得Ag/PAA納米復合結(jié)構的吸收率明顯增大，表面增強拉曼散射效果顯著增強;倒錐型Ag/PAA納米復合結(jié)構的吸收率隨著Ag納米薄膜沉積厚度的增加而降低;退火處理后，Ag薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米顆粒，顆粒間存在一定的間隙，倒錐型Ag/PAA納米復合結(jié)構的吸收強度降低，吸收范圍變窄，表面增強拉曼散射強度增加。
　　最后，以倒錐型PAA為模板，結(jié)合熱蒸發(fā)沉積技術和原子層沉積技術，制備TiO2/Ag/PAA復合納米結(jié)構，研究了Ag薄

5、膜沉積厚度、TiO2薄膜沉積溫度、薄膜沉積層數(shù)和退火處理工藝對納米復合結(jié)構光學性質(zhì)的影響。結(jié)果表明:倒錐型TiO2/Ag/PAA納米復合結(jié)構具有較高寬光譜陷光效應;當Ag薄膜沉積厚度為30 nm，TiO2沉積溫度為75℃時，所得倒錐型TiO2/Ag/PAA納米復合結(jié)構的吸收效率最高，在475nm處具有96.7％的最高吸收率，在800nm處的最低吸收率可達達82.5％，在1060nm和1860nm處具有兩個強吸收峰，吸收率高達80.2％。