利用纳米压印技术制备图案化的金属纳米阵列结构及其性质研究.pdf

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1、InvestigationsofDifferentPatternsofMetalNanostructuresFabricatedbyNanoimprintLithographyADisse：rtationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByLnoWenSupervisor：AssociateProf．WangShujieProf．DuZuliangJune，201

2、4关于学位论文独创声明和学术诚信承诺本人向河南大学提出硕士学位申请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除文中特列加以说明、标注和致谢的地方外。论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。在此本人郑重承诺：所呈交的学位论文不存在舞弊作伪行为，文责自负。学位申请人(学位论文作者)签名：2014--牟-占月‘日关于学位论文著作权使用授权书本人经河南

3、大学审核批准授予硕士学位。作为学位论文的作者，本人完全了解并冠意河南大学有关保留、使用学位论文的要求，即河南大学有权向国家图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文(纸质文本和电子文本)以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的，可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文(纸顷文本和电子文本)。(涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书)学位勰者(犯黻例虢咝201V-卑f月／o日学位论文指导教师签名：垄塾j201叩牟f月／oEl摘要图案化的金属纳米阵列结构在表面等离子体共振(

4、SurfacePlasmonresonce，SPR)传感器、太阳能电池等光伏器件中有广泛的应用。本论文利用纳米压印技术(NanoimprintLithography，NIL)结合磁控溅射蒸发镀膜技术，制备了大面积、有序的图案化金属纳米阵列结构。制备的金纳米半球阵列的结构参数(半球直径、半球与半球之间的间距、表面粗糙度)可控。更有意义的是，我们成功的在柔性基底上制备了金纳米半球阵列结构的反型结构：金纳米碗状阵列结构。对制备的金属纳米半球阵列结构进行了表面拉曼增强散射(Surface．enhancedRamanscattering，SERS)测试，均具有

5、很强的SERS特性。本论文所采用的的纳米压印技术不仅可以用来制备金属的图案化纳米结构，而且可以扩展到制备半导体与金属复合的图案化纳米阵列结构，为各种材料纳米结构的图案化构筑提供了可能。主要研究内容分为以下三个部分：1、利用本课题组自制的直径为628nnl的聚苯乙烯(Polystyrenemicrospheres，PS)微球，通过液面自组装技术，得到面积为2cmx2cm的纳米碗(直径为426rim)阵列结构的聚二甲基硅氧烷(Polydimethylmethsiloxane，PDMS)印章，即为纳米压印模板。廉价、简便的解决了纳米压印过程中模板的问题。然

6、后结合NIL和磁控溅射蒸发镀膜技术，得到有序的金属(Ag和Au)纳米阵列结构。通过控制反应离子束刻蚀(ReactiveIonEtching，RIE)刻蚀聚合物纳米半球的时间，制备得到了不同几何参数的Au纳米半球阵列结构。利用剥离技术，成功的将金半球型的纳米结构阵列转移到柔性的基底上，得到了面积为2cmx2cm反型的金纳米碗阵列结构。2、罗丹明6G(R6G)作为拉曼检测分子，检测制备的金属纳米阵列结构的表面拉曼增强特性。研究结果表明，银纳米半球阵列结构的SERS谱与常规的R6G的拉曼光谱相比，出现了新的峰位。通过调节RIE刻蚀聚甲基丙烯酸甲酯(Poly

7、methylMethacrylate，PMMA)纳米半球阵列结构的时间，制备纳米半球之间的间距、粗糙度、直径参数不同的Au纳米半球阵列结构。透射峰显示，随着刻蚀时间的增加，Au纳米半球阵列结构的等离子体效应引起的透射峰位从672nnl红移到了775mTl。同时我们在刻蚀时间为40S的样品上得到了最强的SERS特性。而且，在柔性基底上的金纳米碗(直径为460nm)阵列结构也具有信噪比较好的拉曼增强光谱，显示了较好的SERS特性。3、在Au纳米半球阵列表面溅射ZnO种子层，通过不同时间的水热生长条件，得到不同的Au／ZnO纳米棒的复合结构。场发射扫描(F

8、ESEM)图片显示，随着水热时间的增加，ZnO纳米棒的长度也相应的增加。X射线衍射(XIm)表征结果表明Zn