Ni、Ag離子注入SiO2納米顆粒的合成、表征與調(diào)控.pdf

1、本文利用離子注入技術(shù)將Ni、Ag離子單獨地或順次地注入到SiO2中。借助紫外-可見分光光度計(UV-Vis)、原子力顯微鏡(AFM)、掠入射X射線衍射(GXRD)和盧瑟福背散射（RBS）等檢測手段對納米顆粒的合成、熱演變以及復(fù)合材料的光吸收特性作了詳細(xì)的研究。主要內(nèi)容及成果如下:
　　(1)將60 keV的Ni離子以不同劑量注入SiO2中，劑量分別為1×1016、5×1016、1×1017/cm2。研究了Ni納米顆粒的形成對注入劑

2、量的依賴關(guān)系以及Ar氣氛中退火的演變過程。結(jié)果表明:劑量為1×1016/cm2的樣品退火前后均未能形成納米顆粒;劑量為5×1016/cm2和1×1017/cm2的樣品中形成了納米顆粒，退火后顆粒長大，樣品表面凸起(Ni NPs)高度增加，數(shù)量減少。SiO2中Ni納米顆粒的光吸收帶在310～530 nm，800℃后光吸收帶變得明顯且伴隨峰位藍(lán)移。經(jīng)1000℃退火后，Ni納米顆粒被熱分解的O氧化為NiO納米顆粒，NiO納米顆粒的光吸收帶位于

3、300 nm附近。
　　(2)對70 keV、5×1016/cm2的Ag離子注入樣品，在Ar、N2、空氣三種氣氛中退火。詳細(xì)地研究了氣氛對Ag納米顆粒的熱演變影響。Ar中退火，Ag原子向深處擴(kuò)散，分布區(qū)域?qū)挾然静蛔?N2中退火，Ag原子向表面擴(kuò)散，分布區(qū)域變窄。Ar、N2中700℃退火樣品的光吸收強(qiáng)度最大?？諝庵型嘶鸷蟛糠諥g被氧化生成AgO納米顆粒，降低了樣品的光吸收性能，并且Ag離子摻雜使得無定形SiO2的晶化溫度降低，70

4、0℃退火時SiO2開始發(fā)生晶化轉(zhuǎn)變。
　　(3)將60 keV的Ni離子和70 keV的Ag離子順次注入SiO2中。Ni離子選取三種劑量分別為:1×1016、5×1016、1×1017/cm2，Ag離子劑量為5×1016/cm2。研究了先期Ni離子劑量對復(fù)合材料中納米顆粒及其光學(xué)特性的影響。結(jié)果表明:雙注入樣品光吸收強(qiáng)度低于相同劑量的單Ag注入樣品，SPR峰位隨先期Ni離子劑量的增加而藍(lán)移。復(fù)合材料中的納米顆粒為分離的單質(zhì)納米顆粒