離子預(yù)注入對(duì)SiO2中Cu納米顆粒結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)的影響研究.pdf

1、金屬納米顆粒–絕緣體復(fù)合材料因其獨(dú)特的線性和非線性光學(xué)性質(zhì)，在光傳感器、生物醫(yī)學(xué)、全光開關(guān)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。研究金屬納米顆粒的合成及光學(xué)性質(zhì)已成為納米技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)熱點(diǎn)的研究方向。在合成金屬納米顆粒的諸多技術(shù)中，離子注入技術(shù)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注。本論文采用Ti(Al)，Cu離子順次注入到SiO2基底中，結(jié)合后續(xù)的熱退火處理，主要研究了Ti和Al離子預(yù)注入對(duì)Cu納米顆粒結(jié)構(gòu)以及光學(xué)性質(zhì)的影響。主要內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　(1

2、)采用能量為105keV的Ti離子和100keV的Cu離子單獨(dú)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(jié)合后續(xù)的氮?dú)鈿夥諢嵬嘶鹛幚?，詳?xì)研究了不同劑量的Ti離子預(yù)注入對(duì)后續(xù)Cu納米顆粒的結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明，與單Cu樣品相應(yīng)的光吸收性質(zhì)作對(duì)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(yīng)明顯地增

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

4、是由Cu原子構(gòu)成，殼主要是由Ti及Ti相關(guān)的化合物構(gòu)成。同時(shí)，該樣品經(jīng)過800℃退火后，對(duì)應(yīng)的SPR吸收峰最強(qiáng)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(dú)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(jié)合氮?dú)鈿夥障聼嵬嘶鹛幚?，重點(diǎn)研究了不同劑量的Al離子預(yù)注入對(duì)后續(xù)Cu納米顆粒光學(xué)性質(zhì)的影響。