離子預(yù)注入對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)域一個熱點的研究方向。在合成金屬納米顆粒的諸多技術(shù)中，離子注入技術(shù)因其獨特的優(yōu)勢而備受關(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：
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2、)采用能量為105keV的Ti離子和100keV的Cu離子單獨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)的氮氣氣氛熱退火處理，詳細研究了不同劑量的Ti離子預(yù)注入對后續(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，而且Ti離子注入劑量越高，吸收峰增強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射線光譜等測試技術(shù)對形成的納米顆粒結(jié)構(gòu)以及成分進行了重點分析，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，該樣品經(jīng)過800℃退火后，對應(yīng)的SPR吸收峰最強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)合氮氣氣氛下熱退火處理，重點研究了不同劑量的Al離子預(yù)注入對后續(xù)Cu納米顆粒光學(xué)性質(zhì)的影響。