離子預注入對SiO2中Cu納米顆粒結構及光學性質(zhì)的影響研究.pdf

1、金屬納米顆粒–絕緣體復合材料因其獨特的線性和非線性光學性質(zhì)，在光傳感器、生物醫(yī)學、全光開關等方面具有廣闊的應用前景。研究金屬納米顆粒的合成及光學性質(zhì)已成為納米技術領域一個熱點的研究方向。在合成金屬納米顆粒的諸多技術中，離子注入技術因其獨特的優(yōu)勢而備受關注。本論文采用Ti(Al)，Cu離子順次注入到SiO2基底中，結合后續(xù)的熱退火處理，主要研究了Ti和Al離子預注入對Cu納米顆粒結構以及光學性質(zhì)的影響。主要內(nèi)容及結果如下：
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2、)采用能量為105keV的Ti離子和100keV的Cu離子單獨或者順次垂直注入到SiO2基底中，Ti離子的劑量分別為1×1016和5×1016cm-2，而Cu離子的劑量固定為5×1016cm-2。結合后續(xù)的氮氣氣氛熱退火處理，詳細研究了不同劑量的Ti離子預注入對后續(xù)Cu納米顆粒的結構及光學性質(zhì)的影響。研究結果表明，與單Cu樣品相應的光吸收性質(zhì)作對比，雙離子注入的樣品經(jīng)過700或800℃高溫退火后，表面等離子共振(SPR)吸收效應明顯地增

3、強，而且Ti離子注入劑量越高，吸收峰增強幅度越明顯并伴隨著峰位紅移。另外，與Cu樣品相應的非線性光學性質(zhì)相比，雙離子注入的樣品在Ti離子預注入的作用下，其非線性光學性質(zhì)發(fā)生了明顯的變化。
　　(2)針對劑量均為5×1016cm-2的Ti和Cu雙離子注入的樣品，結合橫截面透射電子顯微鏡和能量色散X射線光譜等測試技術對形成的納米顆粒結構以及成分進行了重點分析，研究結果表明該樣品經(jīng)過800℃退火后形成了清晰的核–殼結構納米顆粒。其核主要

4、是由Cu原子構成，殼主要是由Ti及Ti相關的化合物構成。同時，該樣品經(jīng)過800℃退火后，對應的SPR吸收峰最強以及三階非線性極化系數(shù)最大。
　　(3)采用能量為60keV的Al離子和100keV的Cu離子單獨或者順次垂直注入到SiO2基底中，Al離子的劑量分別為1×1016和5×1016cm-2，而Cu離子劑量固定為5×1016cm-2。結合氮氣氣氛下熱退火處理，重點研究了不同劑量的Al離子預注入對后續(xù)Cu納米顆粒光學性質(zhì)的影響。