基于PAA模板法制備Ag納米薄膜復(fù)合結(jié)構(gòu)及其光學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、貴金屬納米結(jié)構(gòu)由于其表面等離子體共振效應(yīng)具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，如對(duì)光的選擇性吸收和反射、近場(chǎng)增強(qiáng)等。材料的光學(xué)性質(zhì)不僅與材料本身有關(guān)，還與材料的幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)，具有特殊納米結(jié)構(gòu)的超材料可以通過(guò)其幾何參數(shù)的改變實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁場(chǎng)的調(diào)控。將納米結(jié)構(gòu)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(xué)性質(zhì)，在太陽(yáng)能電池、光電轉(zhuǎn)換材料、光催化、分子檢測(cè)及增強(qiáng)發(fā)射等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合納米壓印技術(shù)、陽(yáng)極氧化法、熱蒸發(fā)沉積技術(shù)和原子

2、層沉積技術(shù)制備了Ag納米薄膜復(fù)合結(jié)構(gòu)并研究其光學(xué)性質(zhì)。
　　首先，采用硬納米壓印法和陽(yáng)極氧化法制備了超薄有序多孔陽(yáng)極氧化鋁(PorousAnodic Alumina，PAA)模板，結(jié)合熱蒸發(fā)沉積技術(shù)制備了超薄Ag納米顆粒/PAA復(fù)合結(jié)構(gòu)，并研究了退火時(shí)間及退火溫度對(duì)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(fù)合結(jié)構(gòu)的吸收率明顯提高;當(dāng)Ag薄膜沉積厚度為30 nm并

3、不進(jìn)行退火處理時(shí)，Ag/PAA納米復(fù)合結(jié)構(gòu)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(kuò)孔法制備了倒錐型PAA模板，結(jié)合熱蒸發(fā)沉積技術(shù)制備了倒錐型Ag/PAA納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，并研究了Ag薄膜沉積厚度及退火處理工藝對(duì)其光學(xué)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(yīng)使得Ag/PAA納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的吸收率明顯增大，表面增強(qiáng)拉曼散射效果顯著增強(qiáng);倒錐型Ag/PAA納米復(fù)合結(jié)構(gòu)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(fù)合結(jié)構(gòu)的吸收強(qiáng)度降低，吸收范圍變窄，表面增強(qiáng)拉曼散射強(qiáng)度增加。
　　最后，以倒錐型PAA為模板，結(jié)合熱蒸發(fā)沉積技術(shù)和原子層沉積技術(shù)，制備TiO2/Ag/PAA復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，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(duì)納米復(fù)合結(jié)構(gòu)光學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明:倒錐型TiO2/Ag/PAA納米復(fù)合結(jié)構(gòu)具有較高寬光譜陷光效應(yīng);當(dāng)Ag薄膜沉積厚度為30 nm，TiO2沉積溫度為75℃時(shí)，所得倒錐型TiO2/Ag/PAA納米復(fù)合結(jié)構(gòu)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(dá)達(dá)82.5％，在1060nm和1860nm處具有兩個(gè)強(qiáng)吸收峰，吸收率高達(dá)80.2％。