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时间:2019-05-16
《SiO,2AgSiO,2核壳结构亚微米微球制备及其密堆结构组装与性能研究》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、浙江大学硕士学位论文摘要本文旨在制备和研究介质一金属核壳结构的亚微米球体、金属基光子晶体结构和光子禁带性质,以期制备一类新型的具有光学和近红外波段光子带隙的金属基光子晶体。论文评述了光子晶体理论及其制备的研究进展和热点方向、厦临的主要问题及其解决思路,以及光子晶体的应用和发展前景。应用透射电镜(ⅡiM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(xRD)、紫外可见光谱(uv-Ⅵs)、x射线光电子能谱(Ⅺ,s)、X射线能谱(EDS)等综合实验手段,研究了亚微米SiO:微球、银包覆Si02微球(Si02@Ag)、表面包覆Si02介质膜的Si02@Ag微球(Si02@Ag@Si02)等光子晶体基元的制各方
2、法及工艺,制备了能满足光子晶体要求的高圆度、单分散、窄分布、粒径可控的组成基元。采用s01.gel技术研究了光子晶体用亚微米Si02微球的制各方法。发现了体系组成、pH值及TEOS浓度等工艺条件敏感而交互地影响Si02微球形成及其形态、尺寸、分布与单分散性,难于制备符合光子晶体综合要求的SiO:微球。研究和建立了一种通过控制Si02种子“数密度”和分步添加TEOS以有效控制其浓度、改变生长环境的亚微米SiO:微球制备新工艺;成功制备了兼具有高圆度、单分散、窄粒径分布(<3%)、尺寸可调、结构致密的亚微米Si02微球。研究建立了在亚微米SiO:微球表面均匀包覆纳米金属银层的湿化学制各方法。确
3、认纳米银沉积是基于成核一生长机制,对不同反应步骤分别实施有效控制是获得致密均匀覆盖纳米银层的关键和难点。基此研究提出了一种成核一生长分离控制的亚微米微球表面纳米银包覆层制备新方法;成功制备出覆盖度高、均匀致密、介质常数对比大的高质量金属基光子晶体组成基元材料(Si02@Ag)仔细研究了亚微米Si02微球表面银的成核一生长过程和动力学规律及其对纳米银层覆盖度、厚度和均匀性的关联及控制技术;给出了纳米银沉积和厚度控制的精确工艺以及银层厚度与Si02@Ag球体数密度,实现了表面银层厚度在5~20nm范围内的可控调节。XRD、EDS、XPS和TEM综合表征确认银层为单质纳米银。研究建立了亚微米Si
4、02⑥A-g微球表面包覆纳米Si02膜的湿化学制浙江大学硕士学位论文备技术,研究探明了Si02@Ag微球表面化学改性对形成均匀致密的Si02介质膜、抑制Si02@Ag团聚及Ag层溶解脱落的关键作用与原因。提出了一种利用APS和PVP复合改性的Si02@Ag微球表面沉积Si02介质膜的方法,阐述了复合改性的机理,在SiO:@Ag微球表面获得了均匀致密、厚度可控的SiO:膜,成功制备了能满足光子晶体要求的高圆度、单分散、窄粒径分布的Si02@Ag@Si02金属光子晶体制备基元为利用自组装技术制备金属基光子晶体提供了材料基础。仔细研究了提拉自组装光子晶体的组装机理和过程,提出溶液中球体的排列组装
5、是从基板与液面接触的弯月面区开始的,随着提拉和溶剂蒸发,微球不断向形成区输运,体积分数增加,在接近球密堆积填充系数(74%)前某一数值时出现“相变”,进一步的蒸发、干燥则伴随着球体排列重整和致密化过程。据此通过控制温度、湿度、球体体积分数等自组装工艺条件,可制备块体尺寸厘米级、“单晶”尺寸百微米级、缺陷较少的Si02光子晶体。利用Si02@Ag@SiO:球体采用提拉自组装技术制备了较高周期性的金属基光子晶体,在可见光波段实现了非完全光子禁带,同时Si02@Ag@Si02球体折射率的增大影响了光子禁带,发现Si02@Ag@Si02基光子晶体的光子禁带产生红移。si02@Ag@Si02光子晶体
6、的光子禁带的展宽,随着纳米银包覆层厚度的增加而增大。在900nm以下的波段的光子晶体的光谱中,存在银表面等离子振荡峰,只在特定的角度范围出现,而且它们的峰位不随着光谱测试角度改变而改变。关键词:介质.金属核壳结构;亚微米球体;SiO:微球;纳米银包覆层;金属基光子晶体;光子禁带;II——一塑望查堂塑主堂垡堡奎AbstractHighlymono—dispersedmetalormetalcoatedspheresassembletobuildphotoniccrystals(VCs)withlargedielectriccontrast,whichhasbeendemonstratedto
7、havecompletephotonicbandgap(CPBG)evenintheopticalwavelengths.Inthispaper,thepreparationsandpropertiesofmetalormetalcoatedspheresanddielectric—metallicPCshavebeenstudied.Thisisexpectedtohelpbuildanovelkindofmetall
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