Au-SiO2納米顆粒膜和SiO2納米線的光學(xué)特性及其生長機(jī)理的研究.pdf

1、一維納米材料具有獨特的光、電、磁和光催化等物理和化學(xué)性質(zhì)，在光學(xué)、電學(xué)和信息存儲領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景引起了人們廣泛重視。近年來，光致發(fā)光材料SiO2已廣泛應(yīng)用于微電子和光學(xué)電子等工業(yè)中?，F(xiàn)已有多種方法制備了一維非晶SiO2納米結(jié)構(gòu)，像SiO2納米管，SiO2納米線等結(jié)構(gòu)。目前，國內(nèi)外有關(guān) Au/SiO2納米復(fù)合膜和SiO2納米線的合成材料的研究相對較少，因而具有相對比較廣闊的研究領(lǐng)域。
　　本文主要包括兩部分內(nèi)容:一部分是采用磁控濺

2、射儀在Si(111)襯底上依次濺射SiO2和Au，然后在兩種模式下進(jìn)行退火處理制備Au/SiO2復(fù)合膜。另一部分，同樣采用磁控濺射儀在Si(111)襯底上只濺射Au，然后在有Si粉的條件下退火，合成了具有定向生長的非晶SiO2納米線。采用磁控濺射法是由于它是一種比較好的鍍膜方式，可以在低溫和可控條件下獲得均勻的表面覆蓋，并且還可以控制 Au的含量使其達(dá)到所需的量。同時初步探討了退火溫度和退火時間對Au/SiO2復(fù)合膜的表面形貌和發(fā)光特性

3、的影響以及SiO2納米線的生長機(jī)理。主要內(nèi)容如下:
　　1.成功利用兩步生長法制備了高質(zhì)量的Au/SiO2納米顆粒膜，即先利用磁控濺射在Si(111)襯底上濺射一層 SiO2作為介質(zhì)膜，再在其上面濺射一層 Au膜。然后將濺射好的樣品在N2氣氛下，分兩種退火模式進(jìn)行處理。
　　2.利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射方法(XRD)和光致發(fā)光(PL)等測試手段對退火后的Au/SiO2復(fù)合薄膜的表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性進(jìn)行

4、了分析，分別研究了不同的退火時間和不同的退火溫度對薄膜表面形貌及發(fā)光特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在固定退火時間的條件下，隨著退火溫度的增加 Au納米顆粒的大小先增加后減??；在固定退火溫度的條件下，隨著退火時間的增加發(fā)光峰強(qiáng)度先增加后減小。在325 nm波長下對樣品進(jìn)行激發(fā)，在440 nm和523 nm處出現(xiàn)兩個發(fā)光峰.440 nm的發(fā)光峰的來源與 Au顆粒的大小、數(shù)量以及試驗方法有關(guān)，而523 nm的發(fā)光峰的來源與復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)。
　

5、　3.采用磁控濺射儀在Si(111)襯底上濺射一層 Au膜，然后把鍍有Au膜的樣品和適量Si粉以及退火后的Au/SiO2納米顆粒膜樣品一起放入管式爐中進(jìn)行退火，退火溫度和退火時間分別是1100℃和40 min。最后得到大約30μm長，直徑約35 nm左右且具有定向生長的非晶SiO2納米線，而且在納米線的末端有Au顆粒的附著，說明 SiO2納米線的生成機(jī)制是按照氣—液—固(VLS)方式生長的。在N2氣流作用下，Si粉作為納米線生長的硅源；