銀氧化鋅納米結(jié)構(gòu)及其表面等離激元共振特性應(yīng)用

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)廈門(mén)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成的研究成果。本人在論文寫(xiě)作中參考其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當(dāng)方式明確標(biāo)明，并符合法律規(guī)范和《廈門(mén)大學(xué)研究生學(xué)術(shù)活動(dòng)規(guī)范(試行)》。另外，該學(xué)位論文為()課題(組)的研究成果，獲得()課題(組)經(jīng)費(fèi)或?qū)嶒?yàn)室的資助，在()實(shí)驗(yàn)室完成。(請(qǐng)?jiān)谝陨侠ㄌ?hào)內(nèi)填寫(xiě)課題或課題組負(fù)責(zé)人或?qū)嶒?yàn)室名稱(chēng)，未有此項(xiàng)聲明內(nèi)容的，可以不作特別聲明。)聲明人(簽名)：列+年7月2-日荻礁球萬(wàn)方數(shù)據(jù)IIIIIIIlUIIIIIIIIIlY2731

2、475廈門(mén)大學(xué)學(xué)位論文著作權(quán)使用聲明本人同意廈門(mén)大學(xué)根據(jù)《中華人民共和國(guó)學(xué)位條例暫行實(shí)施辦法》等規(guī)定保留和使用此學(xué)位論文，并向主管部門(mén)或其指定機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文(包括紙質(zhì)版和電子版)，允許學(xué)位論文進(jìn)入廈門(mén)大學(xué)圖書(shū)館及其數(shù)據(jù)庫(kù)被查閱、借閱。本人同意廈門(mén)大學(xué)將學(xué)位論文加入全國(guó)博士、碩士學(xué)位論文共建單位數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，將學(xué)位論文的標(biāo)題和摘要匯編出版，采用影印、縮印或者其它方式合理復(fù)制學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于：()1．經(jīng)廈門(mén)大學(xué)保密委員會(huì)審查核定的保密學(xué)位論文，于年月日解密，解密后適用上述授權(quán)。()2．不保密，適用上述授

3、權(quán)。(請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)括號(hào)內(nèi)打“√”或填上相應(yīng)內(nèi)容。保密學(xué)位論文應(yīng)是已經(jīng)廈門(mén)大學(xué)保密委員會(huì)審定過(guò)的學(xué)位論文，未經(jīng)廈門(mén)大學(xué)保密委員會(huì)審定的學(xué)位論文均為公開(kāi)學(xué)位論文。此聲明欄不填寫(xiě)的，默認(rèn)為公開(kāi)學(xué)位論文，均適用上述授權(quán)。)聲明人(簽名)：減秘薯冬I’年]月2日萬(wàn)方數(shù)據(jù)摘要金屬納米材料因其特有的局域表面等離激元共振特性(Localsurfaceplasmonresonance，LSPR)而廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體材料發(fā)光、太陽(yáng)能電池、表面增強(qiáng)Raman散射(SurfaceenhancedRalTlanscattering，SER

4、S)探測(cè)、光電化學(xué)等領(lǐng)域。表面等離激元共振特性主要表現(xiàn)在遠(yuǎn)場(chǎng)散射增強(qiáng)和近場(chǎng)局域增強(qiáng)兩個(gè)方面：遠(yuǎn)場(chǎng)散射可以實(shí)現(xiàn)金屬納米顆粒周?chē)雽?dǎo)體的光吸收和發(fā)射效率的提升；而高度局域的近場(chǎng)則可用于調(diào)控顆粒周?chē)墓庾討B(tài)密度分布，與半導(dǎo)體中的激子有效耦合，以改善其發(fā)光特性，同時(shí)，可利用其周?chē)囟▍^(qū)域(Hotspots)增強(qiáng)高達(dá)上千倍的局域場(chǎng)，在高靈敏SERS探測(cè)方面發(fā)揮重要作用。此外，金屬材料吸收光子產(chǎn)生的具有較高能量的熱電子(Hotelectrons)，在提高半導(dǎo)體可見(jiàn)光催化活性方面也有著重要的應(yīng)用。表面等離激元共振特性與金屬納

5、米結(jié)構(gòu)及其周?chē)慕殡姯h(huán)境密切相關(guān)，通過(guò)設(shè)計(jì)和構(gòu)建不同的金屬／介質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)，可有效地調(diào)控其共振特性，同時(shí)，也可對(duì)特定介質(zhì)材料的性能加以改善或利用。Au、Ag等貴金屬納米顆?？寡趸詮?qiáng)、穩(wěn)定性持久、生物毒性低、色彩亮麗以及形貌結(jié)構(gòu)多樣，具有潛在的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用空間。特別是Ag納米結(jié)構(gòu)，其局域表面等離激元共振能量在紫外到近紅外波段較寬的光譜范圍內(nèi)可控調(diào)節(jié)，已成為現(xiàn)階段的研究熱點(diǎn)。另一方面，氧化鋅(ZnO)半導(dǎo)體帶隙寬(3．3eV)、折射率高以及功能豐富，已在光電子器件中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，也是近年備受關(guān)注的研究目標(biāo)。本論文

6、基于以上研究及應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)注的各種材料及其性能，巧妙地將貴金屬納米顆粒與功能性半導(dǎo)體材料相結(jié)合，通過(guò)設(shè)計(jì)不同形貌的Ag／ZnO復(fù)合納米陣列結(jié)構(gòu)，結(jié)合改進(jìn)的納米球刻蝕、退火處理以及薄膜沉積等技術(shù)，構(gòu)建了各種形貌可控、不同接觸狀態(tài)和介電環(huán)境的金屬／半導(dǎo)體陣列結(jié)構(gòu)，有效調(diào)控了基于Ag納米結(jié)構(gòu)的局域表面等離激元共振的遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)特性，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了納米結(jié)構(gòu)的功能性拓展，在增強(qiáng)寬禁帶半導(dǎo)體材料發(fā)光、高靈敏度SERS探測(cè)和基于半導(dǎo)體材料光伏特性的光催化過(guò)程等方面開(kāi)展了系統(tǒng)深入的應(yīng)用研究。主要的研究進(jìn)展包括如下三個(gè)方面：第一、通

7、過(guò)設(shè)計(jì)和制備大面積、周期性的Ag納米球／ZnO空殼復(fù)合納米陣列結(jié)構(gòu)(Ag萬(wàn)方數(shù)據(jù)NB／ZnOHNS)，調(diào)控銀納米顆粒四極子模式的表面等離激元共振能量與ZnO的激子能量相匹配，并實(shí)現(xiàn)表面等離激元一激子的有效偶合，從而獲得ZnO帶邊發(fā)光的顯著增強(qiáng)。本部分工作中，提出了納米球自組裝和激光退火相結(jié)合的工藝，通過(guò)優(yōu)化激光能量、調(diào)控ZnO空殼模板，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合納米結(jié)構(gòu)尺寸、分布及其局域表面等離激元共振特性的有效調(diào)控，并獲得了與ZnO帶邊能量相匹配的多極子模式的LSP共振；通過(guò)熒光光譜表征結(jié)果證實(shí)，Ag納米球的四極子模式的LS

8、P與ZnO激子的有效耦合，顯著地增強(qiáng)了AgNB修飾的ZnOI-INS結(jié)構(gòu)的帶邊發(fā)光：Finite．differencetime．domain(FDTD)模擬計(jì)算和時(shí)間分辨光致發(fā)光譜表征結(jié)果則系統(tǒng)深入地揭示了這種發(fā)光增強(qiáng)的內(nèi)在機(jī)制，證實(shí)了金屬納米顆粒的多極子LSP共振可以有效地與寬禁帶半導(dǎo)體材料的激子進(jìn)行耦合，并顯著提高其帶邊發(fā)光特性。另外，此部分的工作還證實(shí)，相比于銀納米顆粒偶極子模式