Ag離子注入SiO2納米顆粒的合成及后續(xù)重離子輻照改性研究.pdf

1、離子束注入絕緣體材料是合成納米復(fù)合材料的重要手段,它在光電子器件、生物傳感器、光開關(guān)等方面有重要的應(yīng)用前景。本論文圍繞Ag離子注入SiO2中Ag納米顆粒的合成及后續(xù)重離子輻照改性開展了相應(yīng)的研究。其主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)采用能量為45keV、劑量為5×1016ions/cm2的Ag離子注入到SiO2基底中合成Ag納米顆粒,研究了Ag納米顆粒的光學(xué)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)。Ag離子注入到SiO2后樣品在400nm處出現(xiàn)表面等離子共振

2、峰。橫斷面透射電子顯微鏡(XTEM)觀測結(jié)果顯示,注入在SiO2淺表層產(chǎn)生了(111)和(200)結(jié)構(gòu)的Ag納米顆粒,并且大尺寸的納米顆粒主要分布在靠近基底材料表面的區(qū)域,而小尺寸的納米顆粒則分布在Ag離子的射程末端。高分辨透射電鏡(HRTEM)觀測結(jié)果顯示,所合成的Ag納米顆粒大部分呈現(xiàn)球形,且晶格排列規(guī)則整齊。
　　(2)采用Ar和Xe在相同的能量(500keV)和相同的劑量(1×1016ions/cm2)下對合成的Ag納米顆

3、粒進行了后續(xù)輻照,對比研究了輻照引起的Ag納米顆粒的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的變化。結(jié)果表明,經(jīng)Xe離子輻照后,Ag納米顆粒的SPR峰吸收顯著增強,半高寬變窄,并且在530nm出現(xiàn)吸收伴峰。XTEM觀測分析顯示,Xe離子輻照射程末端的小納米顆粒消失,大尺寸的納米顆粒數(shù)量顯著增多,且納米顆粒的尺寸分布均勻性有所改善。另外,HRTEM結(jié)果顯示Xe離子輻照造成了納米顆粒內(nèi)部產(chǎn)生了各種缺陷。研究還發(fā)現(xiàn)在相同輻照條件下,Xe離子輻照比Ar離子輻照對納米顆粒

4、尺寸分布和SPR吸收峰調(diào)制效果更好。
　　(3)對比研究了不同劑量相同能量2×1016的Xe離子輻照對Ag納米顆粒結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),增加Xe離子的輻照劑量會顯著地增強Ag納米顆粒長波長處伴峰吸收的強度。較高劑量的Xe離子輻照后,400nmSPR峰吸收減弱,530nm吸收峰反而增強。XTEM及HRTEM觀測顯示,輻照劑量增加會導(dǎo)致具有多種結(jié)構(gòu)的Ag納米顆粒形成,如星形,八面體等。針對實驗研究結(jié)果,我們提出Xe離子輻照下