银氧化锌纳米结构及其表面等离激元共振特性应用

《银氧化锌纳米结构及其表面等离激元共振特性应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据厦门大学学位论文原创性声明本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体己经发表的研究成果，均在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范(试行)》。另外，该学位论文为()课题(组)的研究成果，获得()课题(组)经费或实验室的资助，在()实验室完成。(请在以上括号内填写课题或课题组负责人或实验室名称，未有此项声明内容的，可以不作特别声明。)声明人(签名)：列+年7月2-日荻礁球万方数据IIIIIIIlUIIIIIIIIIlY2731

2、475厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。()2．不保密，适用上述授

3、权。(请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)声明人(签名)：减秘薯冬I’年]月2日万方数据摘要金属纳米材料因其特有的局域表面等离激元共振特性(Localsurfaceplasmonresonance，LSPR)而广泛应用于半导体材料发光、太阳能电池、表面增强Raman散射(SurfaceenhancedRalTlanscattering，SER

4、S)探测、光电化学等领域。表面等离激元共振特性主要表现在远场散射增强和近场局域增强两个方面：远场散射可以实现金属纳米颗粒周围半导体的光吸收和发射效率的提升；而高度局域的近场则可用于调控颗粒周围的光子态密度分布，与半导体中的激子有效耦合，以改善其发光特性，同时，可利用其周围特定区域(Hotspots)增强高达上千倍的局域场，在高灵敏SERS探测方面发挥重要作用。此外，金属材料吸收光子产生的具有较高能量的热电子(Hotelectrons)，在提高半导体可见光催化活性方面也有着重要的应用。表面等离激元共振特性与金属纳

5、米结构及其周围的介电环境密切相关，通过设计和构建不同的金属／介质复合结构，可有效地调控其共振特性，同时，也可对特定介质材料的性能加以改善或利用。Au、Ag等贵金属纳米颗粒抗氧化性强、稳定性持久、生物毒性低、色彩亮丽以及形貌结构多样，具有潜在的开发和应用空间。特别是Ag纳米结构，其局域表面等离激元共振能量在紫外到近红外波段较宽的光谱范围内可控调节，已成为现阶段的研究热点。另一方面，氧化锌(ZnO)半导体带隙宽(3．3eV)、折射率高以及功能丰富，已在光电子器件中表现出优异的性能，也是近年备受关注的研究目标。本论文

6、基于以上研究及应用领域关注的各种材料及其性能，巧妙地将贵金属纳米颗粒与功能性半导体材料相结合，通过设计不同形貌的Ag／ZnO复合纳米阵列结构，结合改进的纳米球刻蚀、退火处理以及薄膜沉积等技术，构建了各种形貌可控、不同接触状态和介电环境的金属／半导体阵列结构，有效调控了基于Ag纳米结构的局域表面等离激元共振的远场和近场特性，并进一步实现了纳米结构的功能性拓展，在增强宽禁带半导体材料发光、高灵敏度SERS探测和基于半导体材料光伏特性的光催化过程等方面开展了系统深入的应用研究。主要的研究进展包括如下三个方面：第一、通

7、过设计和制备大面积、周期性的Ag纳米球／ZnO空壳复合纳米阵列结构(Ag万方数据NB／ZnOHNS)，调控银纳米颗粒四极子模式的表面等离激元共振能量与ZnO的激子能量相匹配，并实现表面等离激元一激子的有效偶合，从而获得ZnO带边发光的显著增强。本部分工作中，提出了纳米球自组装和激光退火相结合的工艺，通过优化激光能量、调控ZnO空壳模板，实现了复合纳米结构尺寸、分布及其局域表面等离激元共振特性的有效调控，并获得了与ZnO带边能量相匹配的多极子模式的LSP共振；通过荧光光谱表征结果证实，Ag纳米球的四极子模式的LS

8、P与ZnO激子的有效耦合，显著地增强了AgNB修饰的ZnOI-INS结构的带边发光：Finite．differencetime．domain(FDTD)模拟计算和时间分辨光致发光谱表征结果则系统深入地揭示了这种发光增强的内在机制，证实了金属纳米颗粒的多极子LSP共振可以有效地与宽禁带半导体材料的激子进行耦合，并显著提高其带边发光特性。另外，此部分的工作还证实，相比于银纳米颗粒偶极子模式