高性能 SERS（Surface Enhanced Raman Spectroscopy,SERS）活性襯底能夠避免熒光背景的干擾,提高生化分析檢測靈敏度,因而在生物化學、生物物理和分子生物學等領域有著廣泛的應用前景。本文采用磁控濺射和快速熱處理相結合的方式,在單晶硅表面制備了粒徑單高斯分布及雙高斯分布的Ag球冠狀納米顆粒,并研究了其在不同退火溫度下的形貌演變過程、形核機理及其在SERS襯底方面的應用。主要成果如下:1、采用磁控濺射和快速熱退火相結合的方式制備出不同粒徑和表面覆蓋率的球冠狀Ag納米顆粒。理論計算和試驗結果均表明當球冠狀Ag納米顆粒平均粒徑為45.2 nm,表面覆蓋率為35.6%時,相較于裸Si襯底,其作為SERS襯底檢測石墨烯的G峰具有50倍增強,同時該制備方法簡單易行且具有高重復性。2、本文較完整地解釋了銀納米薄膜快速熱退火條件下生成球冠狀銀納米顆粒機理。根據(jù)薄膜成核長大熱力學,分析多種幾何體納米顆粒成核過程中體系自由能改變量及形成晶核的成核功。研究發(fā)現(xiàn):當成核功最低時,表面擴散容易進行,球冠狀顆粒將自發(fā)地優(yōu)先進行擴散。在FDTD模擬計算中,浸潤角在90-180°范圍... 

【文章來源】：華北電力大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

磁控濺射系統(tǒng)原理圖

３?Ｈ?９??圖２－１磁控濺射系統(tǒng)原理圖??由于磁控濺射能夠獲得較大的離子電流，襯底上薄膜的沉積速度很高，因此??用磁控濺射沉積薄膜具有沉積速度快、產量高等優(yōu)點。磁控濺射法適合生產大??積的薄膜，并且所制薄膜與襯底具有很強的結合力，己廣泛用于制備金屬、合??、半導體、氧化物、絕緣介質，以及化合物半導體、碳化物、氮化物等薄膜。??驗中采用的是超高真空高溫多靶磁控濺射儀（沈陽慧宇，設備型號：ＭＳ－??５５０Ａ），設備的操作界面如圖２－２所示。??

提高材料性能，同時改變材料形態(tài)，獲得相應形貌的貴金屬納米顆粒。本??研究中使用的快速光熱退火設備型號為ＲＴＰ－５００，設備的結構如圖２－３所示。??升溫速率為０．０１－１８０°Ｃ／ｓ，升溫速度可以根據(jù)實驗要求設定，本次實驗我們主要??設定參數(shù)如圖２－４所示，對金屬薄膜快速熱退火處理制備金屬顆粒。??快速熱退火（Ｒａｐｉｄ?Ｔｈｅｒｍａｌ?Ａｎｎｅａｌｉｎｇ，簡稱ＲＴＰ）的工作原理如下：當?shù)??氣作為石英腔內的保護氣體充滿整腔室后，通過開啟鹵鎢燈產生熱輻照使石英??腔室溫度迅速升高。放置在硅片上的樣品（作為石英腔內唯一的光吸收體，腔??體內的光線大部分被樣品所吸收），樣品快速升溫。電偶測出腔室溫度信號后，??通過Ａ／Ｄ轉換傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理器（Ｐｅｒｓｏｎａｌ?Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，簡稱ＰＣ）。ＰＣ機軟件根??據(jù)預定的溫度曲線，與當前溫度的差值，動態(tài)調整控制電壓的大小，經過Ｄ／Ａ??轉換器傳入接入電路，進而對溫度進行調整。ＰＣ機工作操作界面如圖２－４所??示。升溫速度和退火時間都可通過輸入?yún)?shù)準確調控。??

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2953930