本文選題：局域表面等離激元 + 熱注入法�。� 參考：《浙江大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：表面等離激元共振是在光的電磁場(chǎng)作用下金屬表面自由電子的集體振動(dòng)現(xiàn)象,近年來(lái)引起了科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域廣泛地關(guān)注。傳統(tǒng)的表面等離激元材料如金、銀等存在的缺陷一定程度上限制了基于表面等離激元激元器件應(yīng)用的發(fā)展。半導(dǎo)體基局域表面等離激元材料具有特有的自身優(yōu)勢(shì)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)表面等離激元材料的缺陷。半導(dǎo)體材料中的摻雜機(jī)制和獨(dú)特禁帶結(jié)構(gòu),可以相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)對(duì)LSPR峰位調(diào)控,同時(shí)降低帶間和帶內(nèi)損耗。因此,半導(dǎo)體基局域表面等離激元材料是一種新型的具有巨大潛力的LSPR材料。半導(dǎo)體基表面等離激元材料的成分、尺寸和形貌是影響局域表面等離激元共振性能的主要因素,通過(guò)研究合成摻雜、尺寸和形貌可控的半導(dǎo)體納米晶,實(shí)現(xiàn)對(duì)LSPR性能的可控調(diào)節(jié)。本論文按照以上思路,合成了一些具有優(yōu)異LSPR性能的半導(dǎo)體納米材料,本文的主要?jiǎng)?chuàng)新結(jié)果如下：(1)采用了熱注入的方法合成了不同摻雜濃度的ITO納米晶,摻雜濃度在0～30%, LSPR峰位在1600～1993 nm范圍內(nèi)可控調(diào)節(jié)。通過(guò)種子生長(zhǎng)法和改變修飾劑的種類合成了尺寸在6.3～16.2 nm可調(diào)納米晶,可以調(diào)控LSPR峰位在1600～1978 nm移動(dòng),且隨著IYO納米晶尺寸的增大峰位逐漸紅移。采用一鍋法合成了花狀的ITO納米晶,并且發(fā)現(xiàn)多個(gè)LSPR共振之間存在耦合作用導(dǎo)致LSPR吸收峰發(fā)生了紅移和寬化。(2)通過(guò)對(duì)ITO納米晶的元素XPS譜分析,摻雜濃度為10%的110納米晶有最高氧空位比例,比例為27.3%；當(dāng)摻雜濃度高于15%時(shí),部分的Sn4+離子已經(jīng)被還原成Sn2+離子喪失電活性,指出了摻雜濃度為10%的ITO納米晶樣品有最高的自由電子濃度,對(duì)Sn的有效摻雜和提高ITO載流子濃度有指導(dǎo)意義。(3)將摻雜濃度為10%的ITO墨水旋涂成薄膜,通過(guò)甲酸處理和氫氬混合氣氛下熱處理,旋涂次數(shù)為20次,ITO薄膜的厚度為2.2 μm,在可見(jiàn)光波段的透過(guò)率高達(dá)90%,薄膜的方塊電阻為790 Ωsq。ITO薄膜作為SERS襯底材料,R6G和DAPI染料的拉曼信號(hào)強(qiáng)度、檢測(cè)下限都得到了提高,證明ITO納米晶制備的薄膜是具有SERS活性的襯底材料。(4)通過(guò)一鍋法合成了方輝銅礦相Cu7.284納米片和靛銅礦相CuS納米片,通過(guò)吸收光譜的表征,Cu7.2S4納米片的LSPR峰位在1422nm,而CuS納米片的LSPR峰位在1057 nm。Cu7.284納米片自組裝薄膜作為SERS襯底材料,R6G染料的拉曼信號(hào)強(qiáng)度得到了提高,可以作為SERS活性的襯底材料。對(duì)Cu2-xS納米片表面改性,Cu7.2S4和CuS納米片都可以形成串狀的堆疊自組裝有序結(jié)構(gòu)；利用Cu2+離子的氧化刻蝕作用,通過(guò)Kirkendall效應(yīng)形成Cu7.2S4和CuS納米片的空心結(jié)構(gòu)。通過(guò)熱注入法合成Cu2-xSe納米晶,反應(yīng)中銅和硒比例的調(diào)節(jié)可以控制最終納米晶的物相組成,從而可以調(diào)控LSPR峰峰位。
[Abstract]:Surface isoexciton resonance is a collective vibration phenomenon of free electrons on metal surface under the action of light electromagnetic field. Recently, it has attracted wide attention in the field of science and technology.The defects of the traditional surface isobaric materials such as gold and silver restrict the development of the applications of surface-based isobaric excitators to some extent.Semiconductor based local surface isophosphoric materials have their own advantages which can make up for the defects of traditional surface isophosphate materials.The doping mechanism and the unique band gap structure in semiconductor materials can easily control the peak position of LSPR and reduce the loss between bands and within bands.Therefore, semiconductor based local surface isophosphoric material is a new type of LSPR material with great potential.The composition, size and morphology of the semiconductor based surface isophosphite materials are the main factors that affect the resonance properties of the local surface. The doping, size and morphology control of semiconductor nanocrystals are studied.The controllable adjustment of LSPR performance is realized.In this paper, some semiconductor nanocrystals with excellent LSPR properties have been synthesized according to the above ideas. The main innovative results of this paper are as follows: (1) ITO nanocrystals with different doping concentrations have been synthesized by thermal injection.The doping concentration is 0 ~ 30 and the peak position of LSPR is controlled in the range of 1600 ~ 1993 nm.The tunable nanocrystalline at 6.3 ~ 16.2 nm was synthesized by seed growth method and modified with different modifiers, which can regulate the shift of LSPR peak at 1600 ~ 1978 nm, and red shift gradually with the increase of IYO nanocrystalline size.The flower-like ITO nanocrystals were synthesized by one-pot method, and it was found that there was a coupling between multiple LSPR resonances leading to the redshift and broadening of the absorption peaks of LSPR.) the elemental XPS spectra of ITO nanocrystals were analyzed.110 nanocrystals with 10% doping concentration have the highest oxygen vacancy ratio of 27.30.When the doping concentration is higher than 15, some of the Sn4 ions have been reduced to Sn2 ions.It is pointed out that ITO nanocrystals with 10% doping concentration have the highest free electron concentration, which is instructive for the effective doping of Sn and the improvement of ITO carrier concentration. The ITO ink with 10% doping concentration can be rotated into thin films.Through formic acid treatment and hydrogen argon mixed atmosphere heat treatment,The thickness of the thin film is 2.2 渭 m, the transmittance of the film is as high as 90 渭 m in the visible light band, and the Raman signal intensity and the detection limit of R6G and DAPI dyes of the film are improved, the square resistance of the film is 790 惟 sq.ITO as the SERS substrate material.It is proved that the films prepared by ITO nanocrystals are substrates with SERS activity. They were synthesized by one-pot method. Cu7.284 nanocrystalline and indirubin CuS nanocrystals were synthesized by one-pot method.The LSPR peak of Cu7.2S4 nanocrystals was 1422 nm, while the LSPR peak of CuS nanocrystals was at 1057 nm.Cu7.284. The Raman signal intensity of R6G dyes on SERS substrates was improved. It can be used as the active substrate for SERS.The surface modification of Cu2-xS nanocrystals, Cu7.2S4 and CuS, can form cascade stacked self-assembled ordered structures, and the hollow structures of Cu7.2S4 and CuS nanocrystals can be formed by Kirkendall effect by the oxidation etching of Cu2 ions.Cu2-xSe nanocrystals were synthesized by thermal injection. The phase composition of the final nanocrystals can be controlled by adjusting the ratio of copper and selenium, thus the peak position of LSPR can be regulated.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN304;TB383.1

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1739735