银微纳薄膜的可控复合制备及光学特性研究

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• 论文作者：黄旭 ; 陈少飞 ; 何依婷 ; 江绍基
• 年：2016
• 作者机构：中山大学光电材料与技术国家重点实验室;
• 论文关键词：微纳薄膜 ; 倾斜沉积 ; 模板法 ; 电子束直写光刻 ; 表面增强拉曼散
• 会议召开时间：2016-12-02
• 会议录名称：珠三角光电产业与真空科技创新论坛暨广东省真空学会2016年学术年会论文集
• 语种：中文
• 分类号：O484
• 学会代码：ZKXH
• 会议名称：珠三角光电产业与真空科技创新论坛暨广东省真空学会2016年学术年会
• 会议地点：中国广东广州
• 主办单位：广东省振兴科技基金会、广东省真空学会
• 学会名称：广东省真空学会
• 页数：1
• 文件大小：66k
• 原文格式：O
• 会议级别：地方

摘要

从20世纪80年代纳米科技概念的提出以来,纳米科技在短短30多年间获得了快速的发展,成为当今世界科技发展的三大重要支柱之一。当今全球的资源、环境、能源和健康等社会和经济问题的出路与纳米科技息息相关,纳米科技这个充满了活力的科技领域有着远大的发展潜力和应用前景。纳米材料是纳米科技应用的物质基础,纳米材料的发展是纳米科技的先决条件。作为纳米材料的重要组成部分,微纳薄膜具有光、热、力、磁等诸多方面的优异性能,尤其是贵金属微纳薄膜,由于局域表面等离子体共振而表现出表面增强拉曼散射、表面增强荧光、负折射率、超透射等特性,可用于生物医学传感、光电器件等领域,具有重要的科研价值和广阔的应用前景,是纳米材料范畴研究的热点。基于微纳薄膜的制备工艺和光学特性认识,研究了Ag微纳薄膜的可控复合制各技术,采用了两种复合制备工艺分别制备了分离的柱状薄膜以及周期性柱状薄膜;并对薄膜的光学特性进行了测试及分析,通过对实验制备、形貌结构、特性测试三方面相互关系之间的研究,以期实现银微纳薄膜的可控生长并揭示光学特性机理。首先是模板法与倾斜沉积的结合,复合制备了大面积、低成本、分离度较好的Ag纳米直柱薄膜。利用阳极氧化铝作为模板制备了三角格子阵列的周期性纳米点阵。在纳米点阵上,利用自主搭建的低温沉积平台上进行倾斜沉积生长了分离度高的Ag纳米直柱薄膜,研究了纳米直柱的尺寸变化趋势。采用若丹明6G作为探测分子,测试了此分离直柱薄膜的表面增强拉曼散射效应,并与纳米点、空白基片上的Ag致密直柱薄膜对比,发现分离的纳米柱能大大增强薄膜的局域电磁场,导致表面增强拉曼散射更高的增强因子。对于分离的纳米柱薄膜本身,高度的增加将提供更多的热点,探针分子的拉曼强度随之增强。其次是电子束直写光刻与倾斜沉积的结合,复合制备了高精度、周期性Ag纳米直柱薄膜。通过电子束直写光刻制备了三角格子阵列的周期性圆柱预结构,利用预结构的阴影效应,在低温沉积平台上采用倾斜沉积技术制备了同样三角格子周期性阵列的Ag纳米直柱薄膜。研究了纳米柱薄膜形貌随着预结构尺寸、Ag柱高度的变化趋势。Ag薄膜因直柱的周期性规整排列而呈现强烈的表面增强拉曼散射效应。增强因子随着Ag柱高度先增加后减小,而预结构尺寸更小的Ag直柱,增强因子也更大。配合时域有限差分方法模拟周期性纳米柱薄膜的表面电场强度,对金属微纳薄膜的光学特性提供了一定的机理性解释。

引文