硅基金纳米活性基底的制备及表面增强拉曼散射特性的研究

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1、分类号密级UDC编号硕士研究生学位论文论文题目(中文)：硅基金纳米活性基底的制备及表面增强拉曼散射特性的研究论文题目(英文)：ThePreparationofSilicon-basedGoldNanoparticlesActiveSubstrateandItsSurfaceEnhancedRamanScatteringProperties学院物理与电子信息学院专业名称光学研究生姓名叶巧云学号1523090001导师姓名满石清职称教授2018年5月31日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我

2、所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的，法律结果由本人承担。Ａｉ学位论文作者签名：４年ｒ月日ｑ学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定Ｓ卩：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论，文的复印件和电子版。本人授权云，允许论文被查阅和借阅南师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手

3、段保存和汇编本学位论文。：学位论文作者签名：＜巧丄指导教师签名２＿年（月引日年犮月以日摘要摘要单晶硅具有很好的导电性，在太阳能电池、集成电路、纳米材料等领域有广泛的应用。半导体单晶硅通过光刻技术、模板压刻、化学腐蚀等方法，可以在其表面制备出不同的形貌微结构。在硅基表面微结构上通过物理方法、化学方法沉积金属纳米结构可制备成表面增强拉曼散射基底。通过调节硅基表面微结构和金属纳米结构的形貌、尺寸，可实现不同的拉曼增强效果。本论文首先采用化学腐蚀单晶硅的方法制备出了硅基金字塔微结构，然后分别以磁控溅射的物理方法在硅基金字塔衬底表面沉

4、积一定厚度的金纳米结构；或以化学还原法在硅烷化的硅基表面形成金纳米粒子，最后应用于表面增强拉曼测试。具体的研究工作如下：（1）采用化学腐蚀的方法制备了覆盖率大、规则度好、粒径均一的硅基金字塔结构。分别讨论了硅酸钾的浓度、反应温度、反应时间、碳酸钾的浓度四种因子对硅基金字塔形貌的影响。同时采用UV-2600紫外-可见分光光度计表征硅基金字塔衬底的反射率，结合扫描电镜的形貌分析。得到了最佳反应条件：硅酸钾的浓度为2wt%、反应温度为85℃、反应时间为10min、碳酸钾的浓度为10wt%。（2）采用物理方法（即磁控溅射方法）在硅基金字塔衬底上沉积一定厚度

5、的金纳米结构，控制不同的溅射时间实现金纳米结构不同的沉积厚度。具体溅射时间分别为60s、90s、280s、330s、395s、480s，通过SEM来表征金纳米结构的形貌，和以结晶紫为探针分子分析基底拉曼增强效果，发现330s为最佳溅射条件。（3）采用化学方法，首先对硅基金字塔衬底进行硅烷化处理，并在其表面自组装吸附小粒径金种子，随后加入适量还原剂，制备出金纳米粒子修饰的硅基金字塔衬底。通过透射电镜TEM分析了金纳米粒子大小和扫描电镜SEM表征了金/硅复合结构形貌。最后，以结晶紫为探针分子，研究了该基底的拉曼增强效果。结果表明，采用磁控溅射、自组装的

6、方法制备的金/硅复合结构都可以检测出10-6M的结晶紫溶液的拉曼特征峰。且该基底具有稳定性好、可重复性好、I摘要价格低的特点，为产业化应用提供了前提和基础。关键词：单晶硅；金字塔形貌；表面增强拉曼散射；磁控溅射；自组装III摘要AbstractMonocrystallinesiliconhasverygoodconductivityandawiderangeofapplicationsinthefieldsofsolarcells,integratedcircuits,nanomaterialsandetc.Byusingphotolithogra

7、phy,templatepressingorchemicaletching,differentmicrostructurescouldbepreparedonthesiliconsurface.Surface-enhancedRamanscatteringsubstratescanbepreparedbydepositingmetalnanostructuresthroughphysicalorchemicalmethodsonsilicon-basedsurfacemicrostructures.Byadjustingthesurfacemorp

8、hologyandsizeofthesilicon-basedsurfacemicrostructureandthemet