金屬納米顆粒由于其獨特的局域表面等離激元共振（Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR）效應,在信息存儲、醫(yī)學檢測、生物傳感以及集成電路等眾多方面,都具有廣泛的應用。自二十世紀五十年代費曼首次提出納米技術(shù)以來,金屬納米顆粒在光子學領(lǐng)域的研究迎來了蓬勃的發(fā)展,其中,局域表面等離激元共振對介電材料的線性及非線性的光學調(diào)制效應,已經(jīng)成為集成光子學領(lǐng)域的研究熱點之一。然而,傳統(tǒng)的金屬納米顆粒合成技術(shù),如化學合成等,工藝復雜,成本較高,易受環(huán)境影響,且相對不利于器件集成化發(fā)展。因此,制備性能穩(wěn)定可控的金屬納米顆粒并實現(xiàn)其工業(yè)化生產(chǎn),對于新型納米復合材料的研究和多功能集成光子學器件的發(fā)展,都具有重要的意義。近年來,離子束技術(shù)在金屬納米顆粒制備改性介電材料方面展現(xiàn)出巨大的潛力。通過離子輻照過程,將加速的金屬離子轟擊到介電材料表面,可以將金屬離子的能量傳遞給靶材料;由于靶材料固溶度的限制,注入的金屬離子超飽和析出,從而在介電材料內(nèi)部合成嵌入式的金屬納米顆粒。不同于傳統(tǒng)的金屬納米顆粒合成方法,離子束技術(shù)為金屬納米顆粒對介電材料光學特性的調(diào)控及應用帶來了嶄新的前景。... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２．１．１金屬納米顆粒的局域表面等離激元共振示意圖??

粒物理合成方法之一。按照注入能量的大小，可將載能離子束注入／輻照技術(shù)分??為離子注入（注入能量一般為幾百ｋｅＶ？幾ＭｅＶ量級，通常把幾百ｋｅＶ離子注??入稱為低能離子注入）和快重離子輻照（注入能量大于幾十ＭｅＶ，或者大于??ＩＭｅＶ／ｕ）。前者通常被用于球形金屬納米顆粒的制備，后者主要用于加工納米顆??粒形貌，實現(xiàn)嵌入式金屬納米棒的形成。本文中的工作主要基于以上兩種離子束??技術(shù)在介電材料中制備金屬納米顆粒。??；鑛銀Ｉ????????????＿＾??ｗ??圖２．２．１低能離子注入制備金屬納米顆粒及其演化過程示意圖??２．２．１低能離子注入技術(shù)［２°］??低能離子注入技術(shù)，通過離子源將金屬原子電離，利用電場對金屬離子加速??至ｋｅＶ能量，注入到處于真空環(huán)境的介電材料表面，從而打破整個熱力學平衡??體系，實現(xiàn)超過材料本身固溶度的高濃度摻雜。金屬離子進入介電材料內(nèi)部后，??會與介電材料中的原子相互作用，將能量傳遞給介電材料，最終形成金屬原子單??體停留在材料表面以下一定深度。其能量傳遞方式有兩種，包括電子能損和核能??損。電子能損過程是指金屬離子與介電材料中的原子周圍電子碰撞，使得電子被??激發(fā)到高能態(tài)或通過電離作用脫離原子核，而注入的金屬離子的能量降低，在材??２２??

乎沒??有任何誤差。（５）納米顆粒制備過程，即離子注入過程，技術(shù)成熟，速度快，既??可大批量工業(yè)化生產(chǎn)，也可精確地控制注入?yún)^(qū)域，可重復性高，無污染。（６）納??米顆粒層與介電材料無縫銜接，有利于小型化和集成化發(fā)展。??２．２．２快重離子輻照技術(shù)［２４］??快重離子輻照技術(shù)??ｆ？？？？？？?ｆ?隨胃＋??／／／／／／／／??／／／／／／／／??／／／／／／／／??／?／?／?／?／?／?／?／??金屬納米顆粒?／?／?／?／?／?／?／?＞??＇?—一介電材料??圖２．２．２快重離子輻照技術(shù)拉長介電材料中中金屬納米顆粒過程示意圖??快重離子輻照技術(shù)，又稱為高能離子輻照技術(shù)�？熘仉x子一般是指原子序數(shù)??大于８，具有能量大于ＩＭｅＶ／ｕ的離子，如氙（Ｘｅ）離子、氬（Ａｉ＿）離子等。通??過加速快重離子并輻照介電材料表面，可以實現(xiàn)介電材料的改性１２４］。??與低能離子注入不同，快重離子輻照和介電材料之間的能量傳遞主要以電子??能損為主。輻照的離子與介電材料的原子周圍電子云發(fā)生非彈性碰撞，能量首先??傳遞給電子，并由電子傳遞給介電材料原子核，最終造成原子核的移動，并在介??電材料中的運動路徑上形成缺陷，也叫做離子徑跡（Ｉｏｎ?ｔｒａｃｋ）。關(guān)于這個過程，??２５??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]表面等離激元——機理、應用與展望[J]. 童廉明,徐紅星.  物理. 2012(09)



本文編號：3325359