采用射頻磁控濺射結(jié)合快速熱退火的方法在SiO₂/Si襯底上制備Au納米顆粒,研究了濺射條件、退火溫度對(duì)Au納米顆粒的尺寸及其分布的影響.結(jié)果表明,對(duì)于濺射后呈現(xiàn)分立且尺寸較小的Au納米顆粒樣品,其具有較好的熱穩(wěn)定性,而對(duì)于濺射后Au近似成膜的樣品,Au顆粒隨著退火溫度的升高先減小后增大再減小,認(rèn)為這是由于退火過(guò)程中存在著應(yīng)力釋放與表面能最小化2種競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制共同作用的結(jié)果;通過(guò)降低濺射功率,最終制備得到高密度（1.1×1012 cm-2）、小尺寸（<5nm）的Au納米顆粒,并有望在金屬納米晶半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中得到應(yīng)用. 

【文章來(lái)源】：廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016,55(06)北大核心

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圖１不同濺射時(shí)間樣品表面ＳＥＭ圖Ｆｉｇ．１ＳＥＭｇｒａｐｈｓｏｆｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇｔｉｍｅ

廈門大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）２０１６年ｈｔｔｐ：∥ｊｘｍｕ．ｘｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ真空度約為８×１０－５Ｐａ．在室溫下當(dāng)射頻濺射功率為８０Ｗ，濺射轉(zhuǎn)速為２０ｒ／ｍｉｎ時(shí)，分別濺射沉積６，１２，１８，２４，３０和４８ｓ的Ａｕ膜，得到不同濺射時(shí)間的Ａｕ／ＳｉＯ２／ｐ－Ｓｉ樣品；再將樣品放入快速熱退火爐中，在Ｎ２環(huán)境中分別進(jìn)行不同溫度（４００～８００℃）６０ｓ的快速熱退火（ｒａｐｉｄｔｈｅｒｍａｌａｎｎｅａｌｉｎｇ，ＲＴＡ）處理，研究退火溫度對(duì)納米顆粒的影響．此外，還在較低的濺射功率４０Ｗ下制備了濺射時(shí)間為１２ｓ的Ａｕ樣品，并對(duì)其進(jìn)行ＲＴＡ處理．本研究利用掃描電子顯微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＳＥＭ，Ｈｉｔａｃｈｉ－Ｓ４８００）對(duì)樣品的表面形貌進(jìn)行了測(cè)試和表征．２結(jié)果與討論２．１不同濺射時(shí)間對(duì)Ａｕ薄膜形貌的影響濺射時(shí)間是影響Ａｕ納米顆粒形貌的一個(gè)重要因素．如圖１所示為８０Ｗ射頻功率下沉積不同時(shí)間Ａｕ后樣品的表面ＳＥＭ圖．通過(guò)ＩｍａｇｅＪ圖像分析軟件對(duì)ＳＥＭ圖進(jìn)行分析，計(jì)算得到Ａｕ的覆蓋率（Ａｕ覆蓋的面積占總面積的比例）以及Ａｕ顆粒數(shù)密度隨濺射時(shí)間的變化關(guān)系，如圖２所示．從圖１（ａ）和（ｂ）可見，當(dāng)沉積時(shí)間從６ｓ增加到１２ｓ時(shí)，Ａｕ保持分立的顆粒狀，覆蓋率由１９％快速增加到３７％，與此同時(shí)，顆粒數(shù)密度由２．８×１０１１ｃｍ－２增加到６．２×１０１１ｃｍ－２，兩者均增加了１倍

第６期許怡紅等：ＳｉＯ２／Ｓｉ襯底上Ａｕ納米顆粒制備的研究ｈｔｔｐ：∥ｊｘｍｕ．ｘｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ圖３Ａｕ納米顆粒形成示意圖Ｆｉｇ．３ＳｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＡｕｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ加，Ａｕ島之間可通過(guò)團(tuán)聚或球形化來(lái)減小系統(tǒng)的表面能［４－５］．縱向百分比是指每種尺寸的顆粒數(shù)占總顆粒的百分比，下同．圖４濺射時(shí)間為１２ｓ樣品退火前后Ａｕ尺寸分布圖及其相應(yīng)的ＳＥＭ圖Ｆｉｇ．４ＴｈｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄＳＥＭｇｒａｐｈｓｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｗｉｔｈ１２ｓｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇｔｉｍｅ上述不同濺射時(shí)間樣品的表面呈現(xiàn)２種形貌類型，即分立的Ａｕ納米顆粒和半連續(xù)薄膜．分別取Ａｕ顆粒分立且顆粒數(shù)密度最大的１２ｓ樣品及呈現(xiàn)半連續(xù)薄膜形貌的４８ｓ樣品進(jìn)行不同溫度（４００～８００℃）６０ｓ快速熱退火處理，對(duì)樣品退火后的表面形貌進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)Ａｕ顆粒的尺寸分布、平均尺寸（Ｄ）和顆粒數(shù)密度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算．圖４所示為濺射１２ｓ的樣品退火前后的Ａｕ顆粒尺寸半高寬（ＨＦＷＨＭ），插圖為相應(yīng)的ＳＥＭ圖．樣品退火前，Ａｕ納米的顆粒數(shù)密度為６．２×１０１１ｃｍ－２，經(jīng)過(guò)４００，６００和８００℃退火后分別為５．８×１０１１，５．９×１０１１及５．７×１０１１ｃｍ－２，變化較�。送�，Ａｕ納米顆粒退火前的平均尺寸為８．２６ｎｍ，經(jīng)４００，６００，８００℃退火后分別為８．３４，８．３２，８．３６ｎｍ，也未發(fā)生明顯的改變，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同襯底上Au納米顆粒制備及其光學(xué)特性[J]. 張會(huì)均,黃凱,高娜,康俊勇.  廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(03)



本文編號(hào)：2965036