Cu-Zn和Cu-Ti雙離子注入SiO2納米顆粒的合成及其光學性質研究.pdf

1、納米復合材料由于具有獨特的光學、磁學和電學等性質而廣泛地應用于光電子器件、生物傳感器、光開關等方面。納米復合材料的合成方法有很多，其中離子注入因其注入元素種類多、能量和劑量可控等多方面優(yōu)勢而受到關注。而雙離子注入絕緣基底中能夠合成多種合金納米顆粒。本論文圍繞Cu、Zn離子和Cu、Ti離子分別注入SiO2中Cu基合金納米顆粒的合成、熱穩(wěn)定性和光學性質開展了相應的研究。下面是本論文的主要研究內容和結果:
　　(1)采用能量為100ke

2、V的Cu離子和65keV的Zn離子依次注入SiO2，劑量均為5.0×1016ions/cm2，并后續(xù)在N2氣氛中退火，研究了Cu-Zn合金納米顆粒的合成、熱穩(wěn)定性和光學性質。結果表明，注入態(tài)在520nm處產生了表面等離子共振(SPR)吸收峰，形成了Cu-Zn合金納米顆粒;700℃退火后，合金納米顆粒的SPR吸收峰達到最強;800℃退火后合金分解，形成了Cu納米顆粒。由于Zn比較容易擴散，且比較活潑，而與基底反應，形成了ZnSiO4。而C

3、u原子則停留在原位并重新聚集成納米顆粒。隨著退火溫度的升高，Cu-Zn合金納米顆粒長大，Cu和Zn幾乎全部反應，形成合金。最終得到熱穩(wěn)定性較好的Cu-Zn合金納米顆粒。Z-掃描測試表明，注入態(tài)和700℃退火后樣品的三階非線性極化率遠遠高于800℃退火后的樣品。
　　(2)采用能量為70keV的Cu離子和40keV的Ti離子以及100keV的Cu離子和50keV的Ti離子(劑量均為5.0×1016ions/cm2)依次注入到基底Si

4、O2中，并后續(xù)在N2氣氛中進行退火處理，研究了Cu-Ti合金納米顆粒的合成和熱穩(wěn)定性。研究結果表明，注入態(tài)中存在Cu納米顆粒。經過600℃退火后，基底中出現(xiàn)了Cu-Ti合金納米顆粒。經過800℃退火之后，紫外區(qū)出現(xiàn)了吸收肩帶。經過900℃退火后，Cu-Ti合金納米顆粒所引起的吸收略微增強。所得到的合金有多種形式，包括Cu4Ti和CuTi等，并且伴隨有TiSiO4和TiO2等雜質。
　　(3)對比研究了Cu、Zn離子和Cu、Ti離子