银纳米岛状薄膜的制备及其性能研究

摘要

金属纳米颗粒独特的光学和化学特性,引起了学者们的广泛关注,被应用于光学转换器、生物探测、传感器和薄膜太阳能电池等众多领域。研究表明,银纳米颗粒薄膜的表面等离子体特性能够有效的增强有机太阳能电池的光学吸收,提高电池的光电流。为了适应不同材料的需求,对银纳米岛状薄膜等离子体共振光吸收波段的调控显得至关重要。为此,本文重点探讨了银纳米岛状薄膜表面等离子体共振光吸收波段的影响因素,对薄膜的吸收光谱进行了理论模拟,并解释了其物理机制。将银纳米岛状薄膜引入到酞菁铜薄膜中,研究了对其吸收光谱的影响。
　　 使用磁控溅射设备制备银纳米岛状薄膜。通过改变薄膜制备条件来改变薄膜的光学常数和几何参数。发现基底温度对于薄膜的光学常数有重要影响,改变淀积时间对粒子的尺寸、粒径比、薄膜的体积分数有明显影响,通过引入TiO2薄膜来改变基底介电环境,可调控银纳米岛状薄膜的共振光吸收波长。用M-G有效介质理论建立模型进行模拟分析,对实验现象进行了解释说明；
　　 利用银纳米薄膜表面等离子体特性来增强酞菁铜薄膜的光学吸收,并制备了ITO/Ag/CuPc/Ag单质结结构的有机太阳能电池,研究了银纳米岛状薄膜对电池电性能的影响。通过改变银纳米岛状薄膜的厚度、银纳米岛状薄膜以及酞菁铜薄膜的淀积顺序探讨对酞菁铜吸收光谱的影响,并从理论上对薄膜吸收光谱的变化进行解释。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 表面等离子激元共振理论

1.3 薄膜生长的基本理论

1.3.1 薄膜生长的基本过程

1.3.2 岛状薄膜的形成过程

1.4 本论文的主要研究内容及意义

第二章 银纳米薄膜等离子体共振光吸收特性的研究

2.1 引言

2.2 银纳米岛状薄膜的制备

2.2.1 磁控溅射法镀膜简介

2.2.2 银纳米岛状薄膜的制备

2.3 银纳米岛状薄膜等离子体共振光吸收的研究

2.3.1 薄膜厚度对银纳米岛状薄膜吸收光谱的影响

2.3.2 基底介电环境对银纳米岛状薄膜吸收光谱的影响

2.3.3 基底温度对银纳米岛状薄膜吸收光谱及薄膜形貌的影响

2.4 银纳米岛状薄膜吸收光谱的理论模拟与分析

2.4.1 修正的M-G有效介质理论

2.4.2 理论模拟分析

2.5 本章小结

第三章 银纳米岛状薄膜对酞菁铜薄膜吸收光谱的影响

3.1 引言

3.2 酞菁铜薄膜的真空蒸发镀膜

3.2.1 真空蒸发镀膜法简介

3.2.2 银、酞菁铜薄膜的制备

3.3 银纳米岛状薄膜对酞菁铜薄膜光学吸收的影响

3.3.1 酞菁铜薄膜的吸收光谱分析

3.3.2 银/酞菁铜薄膜吸收光谱分析

3.3.3 银岛状薄膜厚度对酞菁铜薄膜吸收光谱的影响

3.3.4 不同银纳米岛状薄膜厚度下酞菁铜薄膜的形貌分析

3.3.5 成膜顺序对酞菁铜薄膜吸收光谱的影响

3.4 银岛状薄膜对酞菁铜单质结光伏电池电性能的影响

3.4.1 酞菁铜单质结太阳能电池的制备

3.4.2 银岛状薄膜对酞菁铜单质结光伏电池电性能的影响

4.5 本章小结

第四章 工作总结与展望

4.1 工作总结

4.2 下一步工作展望

参考文献

致谢

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