Ag復(fù)合薄膜的制備及光學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、Au、Ag、Cu和Al等金屬顆粒在與外電磁波相互作用中，電子云相對原子實會發(fā)生移動，同時原子實和電子元之間的庫侖力使電子云回到原來的位置，這樣電子元在外電場的作用下做受迫振動。當(dāng)顆粒粒徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于入射波長，且顆粒固有振蕩頻率和入射波長相近時，會發(fā)生表面等離子體共振吸收，在顆粒周圍產(chǎn)生局域電磁場，且相比外電磁場有很大的增強。由于Al和Cu容易被氧化，而Ag的表面增強效應(yīng)達(dá)到Au的2-3倍，因此Ag顆粒的光學(xué)增強性質(zhì)成為人們研究的焦點。

2、 Ag顆粒的復(fù)合薄膜研究也應(yīng)運而生。Ag顆粒復(fù)合薄膜是指Ag顆粒鑲嵌在一種介質(zhì)中。在外電場作用下，在Ag顆粒間會產(chǎn)生局域增強的電磁波，這種局域增強的能量對處于附近的ZnO等發(fā)光半導(dǎo)體的熒光效應(yīng)也有明顯的增強。 但是由于其增強區(qū)域的局域性——即增強的電磁波被局域到Ag顆粒之間幾nm的范圍內(nèi)，這樣只有分布在復(fù)合薄膜表面附近的局域能量才有被利用的可能。在我們的實驗中，根據(jù)Ag向表面擴散的特性，應(yīng)用快速退火的工藝，使得Ag顆粒主要分布

3、在薄膜的表面。 在制備復(fù)合薄膜時，Ag和介質(zhì)薄膜不同的鍍膜順序，對Ag顆粒形貌和顆粒粒徑分布都會產(chǎn)生不同的影響，進(jìn)而對復(fù)合薄膜光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響。同時Ag如果在介質(zhì)SiO<,2>內(nèi)部擴散，與SiO<,2>相互作用會形成一種特殊小平面結(jié)構(gòu)，由于平面小顆粒之間特殊的合并方式，使Ag顆粒出現(xiàn)特殊的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出特殊的光學(xué)性質(zhì)。 顆粒的固有震蕩頻率主要取決于電荷的濃度、電子有效質(zhì)量、電荷的分布和電荷分布的尺寸。這些因素和Ag顆粒的大

4、小、形狀、濃度、粒徑分布有很大的關(guān)系。在本篇論文中，我們通過控制各種實驗條件，制備了不同形貌的Ag顆粒，并且分析了以上各個因素對其光學(xué)性質(zhì)的影響。 另一方面，我們通過實驗工藝控制，使SiO<,2>顆粒鑲嵌在Ag薄膜中，同樣表現(xiàn)出表面等離子體共振吸收特性，其效果與Ag顆粒鑲嵌在SiO<,2>薄膜中的情形相當(dāng)。因此得出結(jié)論，在外電場的作用下，就會在介電常數(shù)實部符號相反的兩種介質(zhì)上界面上產(chǎn)生感應(yīng)電荷，其中任意介質(zhì)的尺度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于入射波長