Cu,Zn離子注入SiO2納米顆粒合成及不同氣氛熱穩(wěn)定性研究.pdf

1、離子注入因其能量、劑量可控等多方面優(yōu)勢，在合成納米復(fù)合材料方面有著廣泛的應(yīng)用。而納米顆粒的性能與形狀、尺寸、組分及分布等密切相關(guān)，因此如何對離子注入形成的納米顆粒進(jìn)行調(diào)控，從而實現(xiàn)對材料性能的優(yōu)化，是離子注入誘導(dǎo)納米顆粒合成研究的熱點。雙離子注入是調(diào)控納米顆粒的一種重要手段，通過對組分和結(jié)構(gòu)的調(diào)控可以在一定程度上優(yōu)化納米顆粒的性質(zhì)。本論文圍繞Cu，Zn離子聯(lián)合注入SiO2基體中納米顆粒的合成及后續(xù)不同氣氛下退火熱穩(wěn)定性展開了相應(yīng)研究。其

2、主要內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　(1)采用能量為45 keV，劑量為1.0×1017 cm-2的Cu離子和能量為50 keV，三種不同劑量的Zn離子(0.1×1017 cm-2，0.5×1017 cm-2和1.0×1017 cm-2)順次注入SiO2，研究了不同劑量Zn離子后續(xù)輻照Cu納米顆粒，對其分布、結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明，低劑量Zn離子輻照后(0.1×1017 cm-2)，Zn及Zn相關(guān)復(fù)合物分布在Cu納米顆粒周圍，改

3、變Cu納米顆粒周圍介電環(huán)境，從而使得Cu納米顆粒的表面等離子共振（Surface Pleasmon Resonance,簡稱SPR）峰顯著增強(qiáng)；中劑量Zn離子輻照后(0.5×1017 cm-2)，Cu、Zn原子在分布重疊區(qū)域相互作用形成了Cu-Zn合金納米顆粒；高劑量Zn離子輻照后(1.0×1017 cm-2)，嚴(yán)重的濺射效應(yīng)使得基底中Cu幾乎被濺射掉，基底中以Zn的存在為主。
　　(2)采用劑量均為0.5×1017 cm-2，能

4、量分別為45 keV和50 keV的Cu和Zn離子順次注入 SiO2，并分別在氮氣和氧氣氣氛下退火，研究了Cu-Zn合金納米顆粒的合成及熱演變規(guī)律。結(jié)果表明，在氮氣氣氛下退火時，Cu-Zn合金經(jīng)歷了再合金化和去合金化的過程。350℃退火后，Cu-Zn合金達(dá)到最大程度再合金化。400℃退火后去合金化發(fā)生，500℃退火后，Cu-Zn合金完全分解，去合金化完成。在氧氣氣氛下退火時，450℃退火后，Zn原子從合金中抽取出來并與O2反應(yīng)結(jié)合成Zn