基于表面等離激元共振的金屬-半導(dǎo)體復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的特性調(diào)控.pdf

1、近年來(lái)，隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，材料在納米尺度上的特殊性質(zhì)引起了人們的重視。其中，金屬納米材料由于其獨(dú)特的表面等離激元共振(Surface plasmon resonance，SPR)特性，成為了一個(gè)重要的研究方向。表面等離激元共振特性主要表現(xiàn)為散射增強(qiáng)和局域電磁場(chǎng)增強(qiáng)。其中，前者可以應(yīng)用于太陽(yáng)能電池中，通過(guò)散射提高光在器件中的傳播長(zhǎng)度，進(jìn)而提高電池的效率。后者則通過(guò)金屬納米顆粒與光的相互作用，可增強(qiáng)其周?chē)囟▍^(qū)域的電磁場(chǎng)(hot sp

2、ots)，提高吸附分子的拉曼信號(hào)，在表面增強(qiáng)拉曼散射(surface enhanced Raman scattering，SERS)領(lǐng)域有著極其重要的應(yīng)用;同時(shí)，金屬材料吸收光能所形成的熱電子，當(dāng)半導(dǎo)體接觸時(shí)，可躍過(guò)肖特基勢(shì)壘轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體導(dǎo)帶上，提高半導(dǎo)體的光催化活性。相對(duì)于一維結(jié)構(gòu)，三維結(jié)構(gòu)有著較大的比表面積，當(dāng)應(yīng)用于金屬納米結(jié)構(gòu)的修飾時(shí)，可有效改善SERS以及各種光化學(xué)過(guò)程的性能。純粹的金屬三維結(jié)構(gòu)成本高昂，而ZnO、TiO2等半導(dǎo)

3、體材料，具有儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉、無(wú)毒害等優(yōu)點(diǎn)，則可通過(guò)不同的制備工藝獲得較大比表面積的三維結(jié)構(gòu)。本論文中，通過(guò)巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用聚苯乙烯(Polystyrene，PS)納米球自組裝、反應(yīng)離子刻蝕、溶液生長(zhǎng)法、薄膜沉積、退火處理等操作簡(jiǎn)便、成本低廉的工藝技術(shù)，制備了各種三維金屬/半導(dǎo)體復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。一方面借助于半導(dǎo)體材料所構(gòu)建的具有較大比表面積的三維結(jié)構(gòu)，容納更多金屬納米顆粒的修飾，實(shí)現(xiàn)高密度熱點(diǎn)的構(gòu)建，以提高其SERS增強(qiáng);另一方面，