SiO-,2-基復(fù)合薄膜的制備與光學(xué)性能.pdf

1、將納米尺寸的金屬(尤其是Au、Ag和Cu)粒子和氧化物鑲嵌于無機介質(zhì)(如玻璃、陶瓷等)中所形成的納米復(fù)合材料具有不同于塊體材料的光學(xué)特性，如光學(xué)非線性(包括等離子激元共振)、光吸收、光致發(fā)光等。由于具有這些性質(zhì)，這類納米復(fù)合材料在光開關(guān)、光波導(dǎo)器件、光濾波器和顯示器件等方面有著非常廣闊的應(yīng)用前景。近年來，這類材料的制備及其性能的研究正成為材料科學(xué)和物理學(xué)領(lǐng)域的重要研究課題。
　　 采用溶膠-凝膠法和旋涂技術(shù)，通過紫外光輻照和熱處

2、理得到了不同Ag含量的均勻性良好的Ag/SiO2納米復(fù)合薄膜，薄膜結(jié)構(gòu)致密，基本沒有孔洞。薄膜組織中的Ag納米顆粒分布較均勻，尺寸都非常小。隨著nAg/nSi的增加，Ag納米粒子在420nm左右的紫外-可見吸收逐漸增強，并且出現(xiàn)一定的紅移。在nAg/nSi=0.05、0.08的紫外輻照得到的薄膜樣品中，分別在640nm和690nm左右存在一個寬吸收峰，是由于少量Ag顆粒較大所致。紫外輻照得到的薄膜樣品的光吸收性能要優(yōu)于300℃熱處理1h

3、得到的樣品。Raman光譜表明，由于Ag納米顆粒表面局域電磁場增強造成的表面增強拉曼散射，使得樣品的峰強是襯底的5倍。
　　 利用紫外光輻照還原得到了均勻性良好的Au/SiO2復(fù)合薄膜，所得到的Au/SiO2復(fù)合薄膜中，納米顆粒的尺寸比較小，分布均勻；復(fù)合薄膜的光吸收性能表明，Au納米粒子的表面等離子共振吸收峰隨著焙燒溫度的增加以及nAu/nSi的改變，從585 nm附近逐漸紅移至600 nm附近，并逐漸增強。根據(jù)Mie理論和M

4、axwell-Gamett有效介質(zhì)理論，復(fù)合薄膜吸收峰的形狀和位置由金粒子的介電常數(shù)和介質(zhì)的介電常數(shù)所決定，薄膜的致密化，基質(zhì)介電常數(shù)的增加，nAu/nSi越大，金納米粒子越大，導(dǎo)致復(fù)合薄膜的吸收帶紅移。
　　 以AgNO3、HAuCl4和正硅酸乙酯為主要原料，利用溶膠-凝膠法和旋涂技術(shù)，通過熱處理和紫外光輻照得到了不同nAg/nAu(1：0，2：1，1：2，0：1)的Ag-Au合金/SiO2復(fù)合薄膜。從SEM、XRD等表征手段

5、的結(jié)果中可以看出所得到的納米復(fù)合薄膜中合金顆粒的尺寸為10nm左右，所得到的薄膜均勻性好；利用紫外可見分光光譜儀研究了復(fù)合薄膜的光吸收性能，結(jié)果表明，隨著nAg/nAu的降低，吸收峰的位置也由最初的Ag納米粒子的等離子共振吸收(SPR)峰430 nm附近，逐漸紅移到金納米粒子的等離子共振吸收峰605nm和880nm附近。從光吸收譜可以看出，nAg：nAu=2：1和1：2的兩個樣品分別在515 nm、730 nm附近和550 nm、730

6、 nm附近處的表面等離子共振吸收峰表明了Au-Ag合金固溶體的形成。
　　 采用溶膠-凝膠法在玻璃襯底上制備了ZnO/SiO2復(fù)合薄膜，研究了溫度對ZnO/SiO2復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能的影響，考察了ZnO含量對薄膜光學(xué)性能的影響。測試結(jié)果表明，溫度的升高有利于樣品的結(jié)晶，并能減少結(jié)構(gòu)缺陷，但同時也促使了薄膜內(nèi)顆粒發(fā)生團(tuán)聚。復(fù)合薄膜經(jīng)400℃熱處理后有較好的透過率，樣品在藍(lán)光區(qū)域有較強的發(fā)射峰。ZnO含量的增加能調(diào)節(jié)薄膜的光學(xué)