利用納米壓印技術(shù)制備圖案化的金屬納米陣列結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)研究.pdf

1、圖案化的金屬納米陣列結(jié)構(gòu)在表面等離子體共振(Surface Plasmon resonce，SPR)傳感器、太陽能電池等光伏器件中有廣泛的應(yīng)用。本論文利用納米壓印技術(shù)(NanoimprintLithography，NIL)結(jié)合磁控濺射蒸發(fā)鍍膜技術(shù)，制備了大面積、有序的圖案化金屬納米陣列結(jié)構(gòu)。制備的金納米半球陣列的結(jié)構(gòu)參數(shù)（半球直徑、半球與半球之間的間距、表面粗糙度）可控。更有意義的是，我們成功的在柔性基底上制備了金納米半球陣列結(jié)構(gòu)的反型

2、結(jié)構(gòu):金納米碗狀陣列結(jié)構(gòu)。對制備的金屬納米半球陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表面拉曼增強(qiáng)散射（Surface-enhanced Raman scattering，SERS）測試，均具有很強(qiáng)的SERS特性。本論文所采用的的納米壓印技術(shù)不僅可以用來制備金屬的圖案化納米結(jié)構(gòu)，而且可以擴(kuò)展到制備半導(dǎo)體與金屬復(fù)合的圖案化納米陣列結(jié)構(gòu)，為各種材料納米結(jié)構(gòu)的圖案化構(gòu)筑提供了可能。主要研究內(nèi)容分為以下三個部分:
　　1、利用本課題組自制的直徑為628 nm的聚苯

3、乙烯(Polystyrene microspheres，PS)微球，通過液面自組裝技術(shù)，得到面積為2 cm×2 cm的納米碗（直徑為426 nm）陣列結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷(Polydimethyl meth siloxane，PDMS)印章，即為納米壓印模板。廉價、簡便的解決了納米壓印過程中模板的問題。然后結(jié)合NIL和磁控濺射蒸發(fā)鍍膜技術(shù)，得到有序的金屬（Ag和Au）納米陣列結(jié)構(gòu)。通過控制反應(yīng)離子束刻蝕(Reactive IonEtch

4、ing，RIE)刻蝕聚合物納米半球的時間，制備得到了不同幾何參數(shù)的Au納米半球陣列結(jié)構(gòu)。利用剝離技術(shù)，成功的將金半球型的納米結(jié)構(gòu)陣列轉(zhuǎn)移到柔性的基底上，得到了面積為2 cm×2 cm反型的金納米碗陣列結(jié)構(gòu)。
　　2、羅丹明6G(R6G)作為拉曼檢測分子，檢測制備的金屬納米陣列結(jié)構(gòu)的表面拉曼增強(qiáng)特性。研究結(jié)果表明，銀納米半球陣列結(jié)構(gòu)的SERS譜與常規(guī)的R6G的拉曼光譜相比，出現(xiàn)了新的峰位。通過調(diào)節(jié)RIE刻蝕聚甲基丙烯酸甲酯(Poly

5、methyl Methacrylate，PMMA)納米半球陣列結(jié)構(gòu)的時間，制備納米半球之間的間距、粗糙度、直徑參數(shù)不同的Au納米半球陣列結(jié)構(gòu)。透射峰顯示，隨著刻蝕時間的增加，Au納米半球陣列結(jié)構(gòu)的等離子體效應(yīng)引起的透射峰位從672 nm紅移到了775 nm。同時我們在刻蝕時間為40 s的樣品上得到了最強(qiáng)的SERS特性。而且，在柔性基底上的金納米碗（直徑為460 nm）陣列結(jié)構(gòu)也具有信噪比較好的拉曼增強(qiáng)光譜，顯示了較好的SERS特性。

6、r>　　3、在Au納米半球陣列表面濺射ZnO種子層，通過不同時間的水熱生長條件，得到不同的Au/ZnO納米棒的復(fù)合結(jié)構(gòu)。場發(fā)射掃描(FESEM)圖片顯示，隨著水熱時間的增加，ZnO納米棒的長度也相應(yīng)的增加。X射線衍射(XRD)表征結(jié)果表明ZnO沿(002)方向具有高度取向性。光致發(fā)光譜顯示其在420 nm、460 nm、490 nm處存在峰，表明ZnO納米棒表面存在著許多的缺陷態(tài)。進(jìn)一步的I-V測試結(jié)果顯示Au與ZnO納米棒之間是肖特基