二维金银复合纳米阵列的制备及其光学传感性能研究

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2、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

3、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)：力'1稼刃，争年／ZFJ莎日万方数据摘要贵金属纳米粒子由于其多种独特的纳米效应吸引了广大研究者的关注，局部表面等离激元共振(10calizedsurfaceplasmonresonance，LSPR)是贵金属纳米粒子独特纳米效应之一，该效应可以应用于表面增强光谱学、光学滤波器、传感器等。LSPR光学特性及其传感性能依赖于纳米粒子的成分、结构、尺寸、形状和粒子间的间距以及环境的介电常数。离散偶极子近似(discrete

4、dipoleapproximation，DDA)是最有效模拟任意形状和尺寸的纳米结构的LSPR的计算数值算法之一。另一方面，纳米球光刻法(nanospherelithography,NSL)是一种能低成本高效率制备尺寸可控的周期性纳米阵列的技术。但是，在二维有序金银复合纳米阵列的制备及其光学传感研究领域中，还有如下关键但尚未解决或尚未完全解决的问题：(1)在复合纳米粒子阵列的制备过程中，如何选择工艺方法和控制工艺参数，制备出的高度可控、符合光学传感性能要求的、理想的纳米阵列阵列结构最为关键。(2)即使用NSL方法，难以获得大面积匀称二维纳米阵列结构，其中

5、一个主要问题是金属纳米粒子与基底之间的粘附能力。(3)人们提出了一种在银膜表面上覆盖一层金薄膜的金银复合纳米结构，它可以防止纯银纳米粒子在空气中氧化。但是，如何去定量确定金膜和银膜的厚度，使之制备出更为理想的纳米阵列，获得理想的光学传感性能，是很关键的问题。(4)另外，作为与LSPR密切相关的拉曼散射表面增强对LSPR传感性能影响及其结构调控问题也非常关键。针对上述存在的关键问题，本论文利用纳米光刻技术制备了形貌规整的二维有序金银复合纳米阵列，用DDA计算与吸收光谱的实验测量相结合方法系统研究了其光学传感性能。重点研究了下面几方面的关键问题：(1)系统深

6、入地研究了纳米球光刻技术制备二维金银复合纳米阵列结构的主要工艺过程，并重点研究了制备过程中的一些关键影响因素。首先研究了聚苯乙烯纳米粒子掩模制备。使用乳液聚合法制备了单分散聚苯万方数据乙烯纳米粒子，然后利用平面毛细组装技术制备出纳米球光刻所需要的聚苯乙烯纳米粒子掩模。在白组装过程中，较为系统地研究了聚苯乙烯纳米粒子的浓度、溶液蒸发的速率及涂胶方法的选择对自组装效果的影响，并获得了较为理想的聚苯乙烯纳米粒子掩模。研究还发现了基片倾斜角度对于单分散自组装结果的影响，结果表明，当倾斜角度为50或100时，可以获得单层密排的PS纳米掩膜，进而制备出形貌规整有序的

7、复合纳米阵列。研究了不同物理气相沉积(电阻热蒸发沉积、电子束蒸发沉积以及磁控溅射沉积)方法及掩模对纳米球光刻法制备二维有序纳米阵列的结构与形貌影响。结果表明，采用电阻热蒸发法沉积能获得较为完整的三角形六角排列阵列。(2)针对金属纳米粒子与基底的粘附能力问题，系统研究铬过渡层与基底对有序金银复合纳米阵列制备与光学传感性能的影响。利用纳米球刻蚀法制备了二维六角密排三角形复合纳米阵列，通过加入铬过渡层并改变其位置，研究它们对阵列结构的影响。实验发现，加入铬过渡层所形成的银纳米阵列结构较无铬层有很大改善，其三角形角部更加尖锐，更能满足传感器对信号检测的要求。同时

8、，该过渡层应蒸镀在模板球排列之后，才能获取更大面积的二维纳米阵列结构。使用DDA