Au-SiO2納米顆粒膜及SiO2納米線的制備及特性研究.pdf

1、納米材料由于具有奇特的化學(xué)和物理特性，并且在納電子學(xué)和光電子學(xué)領(lǐng)域中有潛在的重要應(yīng)用，因而越來(lái)越受到人們的關(guān)注。SiO2是一種重要的光致發(fā)光材料，已廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)領(lǐng)域。相比之下，有關(guān)納米復(fù)合膜的制備和納米線的生長(zhǎng)中物理機(jī)理研究等方面的實(shí)驗(yàn)工作相對(duì)缺乏。
　　本文的研究主要包括兩方面內(nèi)容，首先我們用磁控濺射系統(tǒng)在Si襯底上濺射SiO2和Au膜，接著在N2中進(jìn)行退火處理，在襯底表面制備了Au/SiO2納米顆粒膜；我們還用磁控濺射系

2、統(tǒng)在Si襯底上濺射Au膜，高溫下將襯底和Si粉放在管式爐中通入N2進(jìn)行退火，合成了草狀 SiO2納米線。結(jié)合掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、光致發(fā)光譜(PL)、原子力顯微鏡(AFM)、X射線衍射(XRD)和X射線光電子能譜(XPS)等測(cè)試手段，對(duì)納米結(jié)構(gòu)的形貌、顯微結(jié)構(gòu)和成分進(jìn)行了測(cè)試分析與表征。
　　結(jié)合 Au/SiO2納米顆粒膜和SiO2納米線的生長(zhǎng)過(guò)程與相關(guān)測(cè)試技術(shù)，我們還對(duì)薄膜的生長(zhǎng)機(jī)制進(jìn)行了初步探討，

3、研究了不同退火時(shí)間對(duì)薄膜形貌、結(jié)構(gòu)及特性的影響；此外還研究了不同退火時(shí)間對(duì)納米線形貌的影響，并初步探討了SiO2納米線的生長(zhǎng)機(jī)制。主要內(nèi)容如下:
　　1、采用磁控濺射和退火的方法制備了高質(zhì)量的Au/SiO2納米顆粒膜。用掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)和X射線衍射(XRD)等對(duì)退火后 Au/SiO2納米顆粒膜的表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征和分析，研究了不同退火時(shí)間對(duì)薄膜表面形貌及結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著退火時(shí)間的增加，薄

4、膜中納米 Au顆粒的結(jié)晶度進(jìn)一步提高。
　　2、利用磁控濺射系統(tǒng)在Si(111)襯底上濺射一層 Au膜，然后在管式爐中對(duì)濺射好的樣品及放置的適量 Si粉進(jìn)行退火，采用不同退火時(shí)間生長(zhǎng) SiO2納米線。用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和X射線光電子能譜(XPS)對(duì)不同時(shí)間退火后 SiO2納米線的表面形貌和成份進(jìn)行了表征和分析。
　　3、利用光致發(fā)光譜(PL)研究了Au/SiO2納米顆粒膜的發(fā)光特性。激發(fā)波長(zhǎng)

5、為325 nm時(shí)，在525 nm附近的強(qiáng)發(fā)光峰與薄膜中的納米結(jié)構(gòu)有關(guān)，并且隨退火時(shí)間的增加有增強(qiáng)的趨勢(shì)；而560 nm附近的弱發(fā)光峰隨退火時(shí)間的增加而逐漸減弱，這與高溫條件下 Au的蒸發(fā)等因素有關(guān)。激發(fā)波長(zhǎng)為250 nm時(shí)，在325 nm附近的強(qiáng)發(fā)光峰與 SiO2層的氧缺陷有關(guān)。
　　4、討論了SiO2納米線的具體生長(zhǎng)過(guò)程。在納米線的頂端有金屬顆粒存在，說(shuō)明SiO2納米線的生長(zhǎng)機(jī)制符合氣—液—固(VLS)機(jī)制。在N2氣流作用下，S