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(xué)、生物物理和分子生物學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。本文采用磁控濺射和快速熱處理相結(jié)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(jī)理及其在SERS襯底方面的應(yīng)用。主要成果如下:1、采用磁控濺射和快速熱退火相結(jié)合的方式制備出不同粒徑和表面覆蓋率的球冠狀A(yù)g納米顆粒。理論計算和試驗結(jié)果均表明當(dāng)球冠狀A(yù)g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(qiáng),同時該制備方法簡單易行且具有高重復(fù)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(jī)理。根據(jù)薄膜成核長大熱力學(xué),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(dāng)成核功最低時,表面擴(kuò)散容易進(jìn)行,球冠狀顆粒將自發(fā)地優(yōu)先進(jìn)行擴(kuò)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(xué)(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(xué)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(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)。磁控濺射法適合生產(chǎn)大??積的薄膜，并且所制薄膜與襯底具有很強(qiáng)的結(jié)合力，己廣泛用于制備金屬、合??、半導(dǎo)體、氧化物、絕緣介質(zhì)，以及化合物半導(dǎo)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(shè)備型號：ＭＳ－??５５０Ａ），設(shè)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(yīng)形貌的貴金屬納米顆粒。本??研究中使用的快速光熱退火設(shè)備型號為ＲＴＰ－５００，設(shè)備的結(jié)構(gòu)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(shè)定，本次實驗我們主要??設(shè)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(dāng)?shù)??氣作為石英腔內(nèi)的保護(hù)氣體充滿整腔室后，通過開啟鹵鎢燈產(chǎn)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(nèi)唯一的光吸收體，腔??體內(nèi)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(zhuǎn)換傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理器（Ｐｅｒｓｏｎａｌ?Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，簡稱ＰＣ）。ＰＣ機(jī)軟件根??據(jù)預(yù)定的溫度曲線，與當(dāng)前溫度的差值，動態(tài)調(diào)整控制電壓的大小，經(jīng)過Ｄ／Ａ??轉(zhuǎn)換器傳入接入電路，進(jìn)而對溫度進(jìn)行調(diào)整。ＰＣ機(jī)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(zhǔn)確調(diào)控。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]傾斜生長法制備表面增強(qiáng)拉曼散射基底及其應(yīng)用[J]. 張政軍,謝拯.  金屬功能材料. 2017(03)
[2]納米Ag顆粒復(fù)合薄膜的制備及其吸收特性[J]. 趙亞麗,李克訓(xùn),馬富花,孫繼偉,谷建宇,魏學(xué)紅.  發(fā)光學(xué)報. 2015(02)
[3]基于局域表面等離子體共振效應(yīng)生物傳感器的制備方法及應(yīng)用[J]. 茅敬雨,林健,馬妍.  材料導(dǎo)報. 2010(21)



本文編號：2953930