Ag-ZnO纳米结构体系荧光增强效应的研究

发布时间：2017-10-22 15:32

  本文关键词：Ag-ZnO纳米结构体系荧光增强效应的研究

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【摘要】：ZnO量子点既具有ZnO体材料本身的优点,如宽带隙(3.37 e V)、室温下有大的激子束缚能(60 me V),又有大的比表面积和明显的量子尺寸效应等特点,是制备新型紫外光电器件的理想材料,因此受到人们广泛关注。本文围绕Ag-ZnO纳米结构体系的荧光增强现象开展研究工作,得到了一些研究结果。具体的研究工作与成果如下:通过化学法制备出了Ag纳米粒子和纳米线等结构。其中制得的Ag纳米粒子的平均粒径为200nm,而Ag纳米线的平均直径为160nm,长度为3~15μm。高分辨率TEM图表明,制备的Ag纳米结构具有单晶特性。Ag纳米结构的形态受到Ag NO3和PVP的浓度比,生长时间和Cl-离子浓度的影响。不同的Ag纳米结构具有不同的吸收峰。利用溶胶凝胶法制得ZnO量子点,通过调节反应温度可以调节ZnO量子点的尺寸。尺寸为5nm的ZnO量子点存在带边荧光峰(365 nm)和缺陷发光峰(520 nm)。ZnO量子点的荧光特性与合成温度,放置天数和保存温度等因素有关。在Si衬底表面滴加Ag纳米粒子后滴加ZnO量子点,制备出两者的混合样品。当二者的滴数比为1:3时,ZnO量子点的带边荧光和缺陷光分别获得最大增强倍数为7倍和40倍。而Ag纳米线对ZnO量子点的荧光增强较弱。通过实验测量和理论计算Ag纳米粒子的吸收谱和散射谱,探讨了ZnO量子点和Ag纳米粒子混合体系的荧光增强机制。Ag纳米粒子的共振吸收峰主要位于350 nm和440 nm附近,且吸收峰峰宽较宽。理论计算表明,Ag纳米粒子存在横向偶极共振和纵向偶极共振两种模式。这两种模式的共振波长随Ag纳米粒子的高宽比的减小而分别出现红移和蓝移现象。ZnO量子点的包裹可以使Ag纳米粒子的共振波长明显红移,并增大L1和L2共振波长的差异。L1共振波长与ZnO缺陷光波长相匹配,这说明Ag纳米粒子的L1共振会导致ZnO量子点缺陷光增强。而ZnO带边荧光增强则归结于Ag纳米粒子的四极共振模式。时域有限差分法给出了Ag纳米粒子在364 nm和520 nm光激发下的增强电场分布,验证了上述增强机理。
【关键词】：ZnO量子点 Ag纳米粒子 荧光增强效应
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;O471.1
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 量子点与纳米科学10-13
• 1.2 量子点的光学性质13-14
• 1.3 金属表面等离激元的荧光增强14-18
• 1.3.1 金属表面等离激元14-17
• 1.3.2 材料荧光—金属表面等离子体系耦合研究概况17-18
• 1.4 本论文研究的主要内容18-20
• 第二章 ZnO量子点材料的制备与表征20-25
• 2.1 ZnO量子点制备20-21
• 2.2 ZnO量子点的表征21-25
• 2.2.1 X射线衍射21-22
• 2.2.2 透射电子显微镜22
• 2.2.3 紫外-可见吸收光谱22-23
• 2.2.4 光致发光谱23-25
• 第三章 Ag纳米结构和ZnO量子点的制备与研究25-43
• 3.1 前沿25
• 3.2 制备Ag纳米结构的反应机理及具体实验步骤25-26
• 3.3 Ag纳米结构的测试与分析26-34
• 3.3.1 样品结构表征分析26-30
• 3.3.2 生长参数对Ag纳米产物的影响30-34
• 3.4 ZnO量子点的制备与光学特性研究34-42
• 3.4.1 ZnO量子点的制备及反应温度对其室温PL谱的影响 1)制备步骤34-36
• 3.4.2 ZnO量子点的吸收特性36-38
• 3.4.3 放置天数对ZnO量子点室温PL谱的影响38-39
• 3.4.4 ZnO量子点的浓度对室温PL谱的影响39-40
• 3.4.5 ZnO量子点保存温度对其室温PL谱的影响40-41
• 3.4.6 衬底对ZnO量子点室温PL谱的影响41-42
• 3.5 小结42-43
• 第四章 Ag-ZnO纳米粒子体系荧光增强效应的研究43-53
• 4.1 前沿43-44
• 4.2 Ag-ZnO纳米结构制备与仿真模型44-47
• 4.2.1 Ag-ZnO纳米结构的样品制备与衬底选取44-45
• 4.2.2 滴加比例对Ag-ZnO纳米结构室温PL谱的影响45-46
• 4.2.3 仿真模型46-47
• 4.3 不同Ag纳米结构对ZnO量子点PL谱的影响47-48
• 4.4 实验结果与讨论48-52
• 4.5 小结52-53
• 第五章 工作总结及展望53-54
• 参考文献54-59
• 致谢59-60
• 攻读学位期间发表的学术论文目录60

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本文编号：1079005