SiO-,2-基復合薄膜的制備與光學性能.pdf

1、將納米尺寸的金屬(尤其是Au、Ag和Cu)粒子和氧化物鑲嵌于無機介質(zhì)(如玻璃、陶瓷等)中所形成的納米復合材料具有不同于塊體材料的光學特性，如光學非線性(包括等離子激元共振)、光吸收、光致發(fā)光等。由于具有這些性質(zhì)，這類納米復合材料在光開關、光波導器件、光濾波器和顯示器件等方面有著非常廣闊的應用前景。近年來，這類材料的制備及其性能的研究正成為材料科學和物理學領域的重要研究課題。
　　 采用溶膠-凝膠法和旋涂技術，通過紫外光輻照和熱處

2、理得到了不同Ag含量的均勻性良好的Ag/SiO2納米復合薄膜，薄膜結構致密，基本沒有孔洞。薄膜組織中的Ag納米顆粒分布較均勻，尺寸都非常小。隨著nAg/nSi的增加，Ag納米粒子在420nm左右的紫外-可見吸收逐漸增強，并且出現(xiàn)一定的紅移。在nAg/nSi=0.05、0.08的紫外輻照得到的薄膜樣品中，分別在640nm和690nm左右存在一個寬吸收峰，是由于少量Ag顆粒較大所致。紫外輻照得到的薄膜樣品的光吸收性能要優(yōu)于300℃熱處理1h

3、得到的樣品。Raman光譜表明，由于Ag納米顆粒表面局域電磁場增強造成的表面增強拉曼散射，使得樣品的峰強是襯底的5倍。
　　 利用紫外光輻照還原得到了均勻性良好的Au/SiO2復合薄膜，所得到的Au/SiO2復合薄膜中，納米顆粒的尺寸比較小，分布均勻；復合薄膜的光吸收性能表明，Au納米粒子的表面等離子共振吸收峰隨著焙燒溫度的增加以及nAu/nSi的改變，從585 nm附近逐漸紅移至600 nm附近，并逐漸增強。根據(jù)Mie理論和M

4、axwell-Gamett有效介質(zhì)理論，復合薄膜吸收峰的形狀和位置由金粒子的介電常數(shù)和介質(zhì)的介電常數(shù)所決定，薄膜的致密化，基質(zhì)介電常數(shù)的增加，nAu/nSi越大，金納米粒子越大，導致復合薄膜的吸收帶紅移。
　　 以AgNO3、HAuCl4和正硅酸乙酯為主要原料，利用溶膠-凝膠法和旋涂技術，通過熱處理和紫外光輻照得到了不同nAg/nAu(1：0，2：1，1：2，0：1)的Ag-Au合金/SiO2復合薄膜。從SEM、XRD等表征手段

5、的結果中可以看出所得到的納米復合薄膜中合金顆粒的尺寸為10nm左右，所得到的薄膜均勻性好；利用紫外可見分光光譜儀研究了復合薄膜的光吸收性能，結果表明，隨著nAg/nAu的降低，吸收峰的位置也由最初的Ag納米粒子的等離子共振吸收(SPR)峰430 nm附近，逐漸紅移到金納米粒子的等離子共振吸收峰605nm和880nm附近。從光吸收譜可以看出，nAg：nAu=2：1和1：2的兩個樣品分別在515 nm、730 nm附近和550 nm、730

6、 nm附近處的表面等離子共振吸收峰表明了Au-Ag合金固溶體的形成。
　　 采用溶膠-凝膠法在玻璃襯底上制備了ZnO/SiO2復合薄膜，研究了溫度對ZnO/SiO2復合薄膜的結構及光學性能的影響，考察了ZnO含量對薄膜光學性能的影響。測試結果表明，溫度的升高有利于樣品的結晶，并能減少結構缺陷，但同時也促使了薄膜內(nèi)顆粒發(fā)生團聚。復合薄膜經(jīng)400℃熱處理后有較好的透過率，樣品在藍光區(qū)域有較強的發(fā)射峰。ZnO含量的增加能調(diào)節(jié)薄膜的光學