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，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特的表面等離激元共振(Surface plasmon resonance，SPR)特性，成為了一個重要的研究方向。表面等離激元共振特性主要表現(xiàn)為散射增強(qiáng)和局域電磁場增強(qiáng)。其中，前者可以應(yīng)用于太陽能電池中，通過散射提高光在器件中的傳播長度，進(jìn)而提高電池的效率。后者則通過金屬納米顆粒與光的相互作用，可增強(qiáng)其周圍特定區(qū)域的電磁場(hot sp

2、ots)，提高吸附分子的拉曼信號，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，金屬材料吸收光能所形成的熱電子，當(dāng)半導(dǎo)體接觸時，可躍過肖特基勢壘轉(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，可有效改善SERS以及各種光化學(xué)過程的性能。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，具有儲量豐富、價格低廉、無毒害等優(yōu)點，則可通過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，通過巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用聚苯乙烯(Polystyrene，PS)納米球自組裝、反應(yīng)離子刻蝕、溶液生長法、薄膜沉積、退火處理等操作簡便、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，實現(xiàn)高密度熱點的構(gòu)建，以提高其SERS增強(qiáng);另一方面，