垂直靶向脉冲激光沉积纳米薄膜

摘要

本文采用垂直靶向脉冲激光沉积(VTPLD)方法制备纳米粒子与薄膜。该方法利用激光穿透一层透明、平整而且对激光没有吸收的基底(本文使用的是玻璃片，它对YAG激光器产生的1064nm激光不吸收)作用在靶材上，使靶材表面熔蚀产生等离子体而沉积在基底上。我们用此方法在室温及空气气氛下于玻璃基底上成功地制备出ZnO纳米薄膜，用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)仪对ZnO纳米薄膜的表面形貌和结构进行了表征，用荧光光谱仪对薄膜的光致发光性能进行了测量。结果表明，当激光功率为13W时，沉积出的粒子大小比较均匀，尺寸在40nm左右，并且这些粒子的排列呈现出一定方向性；当激光功率为21W时，沉积的ZnO纳米薄膜图呈现出微纳米孔的连续薄膜。在玻璃基底上沉积的ZnO纳米薄膜有一个主峰对应的(002)衍射晶面，表明ZnO纳米薄膜具有良好的c轴取向性。不同激光功率下沉积ZnO纳米薄膜经500℃热处理后的光致发光谱峰(PL)强度随激光能量的增强而减弱，最大发光波长位于412nm。 脉冲激光沉积技术制备金属纳米薄膜是一种新兴的表面增强拉曼散射(SERS)活性衬底制备方法，本文进而推广使用VTPLD法通过控制不同的激光电流密度制备了不同形态的纳米银薄膜，对该薄膜进行了扫描电镜(SEM)的测量和XRD的表征，银粒子分布比较均匀，多数为球形颗粒，颗粒大小随电流密度的增加而减小且均为纳米级。测定了纳米银薄膜的表面增强拉曼散射(SERS)，SERS谱分析显示此银纳米膜具有很好的增强效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章综述

1.1脉冲激光沉积法和垂直脉冲激光沉积法在薄膜制备中的应用

1.1.1脉冲激光沉积法的原理及特点

1.1.2垂直脉冲激光沉积法简介

1.2纳米薄膜材料

1.3纳米薄膜的研究进展

1.3.1发展历史

1.3.2纳米薄膜的特性

1.4 ZnO薄膜的主要制备方法和用途

1.4.1 ZnO薄膜的制备方法及原理

1.4.2 ZnO薄膜的用途

1.5银纳米材料的性质及应用

1.5.1银纳米材料的性质

1.5.2银纳米材料的应用

1.6纳米银的制备方法

1.6.1化学还原法

1.6.2光还原法

1.6.3电化学法

1.6.4溶胶-凝胶法

1.6.5激光烧蚀法

1.7研究目的和意义

1.8课题来源

第2章实验部分

2.1主要仪器和试剂

2.1.1主要仪器

2.1.2主要试剂

2.2垂直靶向脉冲激光沉积(VPLD)法制备氧化锌薄膜及实验装置

2.2.1 ZnO靶材的制备

2.2.2 ZnO纳米薄膜的制备

2.2.3 ZnO纳米薄膜的表征

2.3垂直靶向脉冲激光沉积法制备银纳米薄膜及SERS

2.3.1垂直靶向脉冲激光沉积制备银纳米薄膜

2.3.2扫描电子显微镜的测试

2.3.3 X射线衍射谱图的测试

2.3.4银纳米膜的表面增强拉曼散射的测试

2.4本章小结

第3章结果与讨论

3.1用垂直脉冲激光沉积技术在玻璃基底上制备ZnO纳米薄膜

3.1.1 ZnO纳米薄膜生长机制

3.1.2玻璃基底上ZnO薄膜的SEM表征分析

3.1.3纳米氧化锌薄膜的X射线衍射分析

3.1.4 ZnO纳米薄膜的光致发光性能分析

3.2垂直脉冲激光沉积技术制备银纳米薄膜及SERS应用

3.2.1银纳米薄膜的生长机制

3.2.2玻璃基底上银薄膜SEM表征分析

3.2.3银纳米膜的表面增强拉曼散射(SERS)应用

3.2.4表面增强拉曼光谱与纳米科学的关系

3.3本章小结

结 论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文