基于激光干涉的图案化纳米粒子的可控制备

发布时间：2021-04-21 18:41

　　近年来,微纳米图案化纳米粒子（Nanoparticles,NPs）受到越来越多的关注,并被广泛应用于等离子体共振、表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Spectroscopy,SERS）、光催化以及高密度数据存储等器件中。激光干涉光刻（Laser Interference Lithography,LIL）可以实现大面积、低成本、周期性的结构制备,在纳米制造中有着极为重要的应用。将其与其他纳米制造技术相结合,将为图案化纳米粒子制备方法的研究开启新的途径,从而促进新型纳米结构与器件的研究和应用。本论文针对微纳制造技术的发展需求,基于对激光干涉光场分布以及光子与基底材料之间的作用机理分析,分别结合光诱导电化学沉积和去润湿等自组装微纳加工方法,以新功能化的界面控制诱导方式实现多种材料的图案化纳米粒子的制备。通过多种表征手段和途径分析制备方法中的光-电-磁多物理场耦合效应以及其中的微观机理。在此基础上,实现了激光干涉对生成纳米粒子图案分布、粒径、光学、磁学等特性的控制。本论文围绕基于激光干涉的图案化纳米粒子的可控制备方法,主要开展并完成了以下研究工作:（1）多光束干涉... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：126 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题背景及研究的目的和意义
    1.2 图案化纳米粒子制备方法的国内外研究现状
        1.2.1 光刻辅助的胶体自组装法
        1.2.2 固液界面化学合成法
        1.2.3 光诱导介电泳方法
        1.2.4 模板化去润湿方法
        1.2.5 生物模板自组装法
    1.3 图案化纳米粒子的应用
        1.3.1 催化作用
        1.3.2 磁性存储
        1.3.3 生物医学
        1.3.4 等离子共振及磁光器件
    1.4 论文的主要内容
第2章 激光干涉光刻技术理论及系统分析
    2.1 多光束激光干涉原理
        2.1.1 激光干涉理论基础
        2.1.2 干涉图案对比度
        2.1.3 双光束激光干涉
        2.1.4 三光束激光干涉
    2.2 光子与基底材料之间的作用
        2.2.1 光电效应
        2.2.2 光热效应
        2.2.3 光化学效应
    2.3 激光干涉光刻技术与系统
        2.3.1 激光干涉光刻技术
        2.3.2 激光干涉光刻系统
    2.4 激光干涉光刻系统设计
        2.4.1 双光束激光干涉光刻系统
        2.4.2 三光束激光干涉光刻系统
    2.5 本章小结
第3章 激光干涉诱导电化学沉积制备图案化纳米粒子
    3.1 引言
3O₄纳米粒子的制备方法">    3.2 图案化Fe₃O₄纳米粒子的制备方法
        3.2.1 电化学沉积法
        3.2.2 光诱导电化学沉积法
    3.3 激光干涉诱导电化学微纳制造机理研究
        3.3.1 LIED制造机理研究
        3.3.2 LIED系统模型
        3.3.3 电极反应的特征和步骤
        3.3.4 沉积过程的影响因素
3O₄纳米粒子的可控制备">    3.4 图案化Fe₃O₄纳米粒子的可控制备
        3.4.1 LIED系统搭建
3O₄材料表征">        3.4.2 Fe₃O₄材料表征
        3.4.3 干涉光强对粒径分布的影响
        3.4.4 外加电势对粒子形貌的影响
        3.4.5 沉积时间对粒子形貌的影响
    3.5 光诱导电化学沉积的实验研究
    3.6 本章小结
第4章 激光干涉烧蚀和去润湿法制备图案化纳米粒子
    4.1 引言
    4.2 图案化金属纳米粒子的制备方法
    4.3 基于直接激光干涉烧蚀和去润湿的微纳制造机理研究
        4.3.1 基于DLIA的功能性去润湿表面的形成机理
    4.4 基于去润湿的图案化纳米粒子形成机理
    4.5 图案化Au-Ni纳米粒子的可控制备
        4.5.1 DLIA系统搭建和薄膜去润湿过程
        4.5.2 激光干涉能量密度对表面粗糙度的影响
        4.5.3 退火温度和时间的影响
        4.5.4 金属薄膜厚度的影响
        4.5.5 粒径分布特征
    4.6 图案化Au-Ni纳米粒子的特性分析
        4.6.1 粒子的结构特性分析
        4.6.2 粒子的磁力特性分析
        4.6.3 粒子的磁畴图像研究
    4.7 其他金属纳米粒子的制造
    4.8 本章小结
第5章 图案化磁性核-壳结构纳米粒子在SERS中的应用
    5.1 引言
    5.2 图案化磁性纳米结构SERS基底制备方法
    5.3 磁性-等离子体SERS增强机理研究
        5.3.1 SERS增强机理
        5.3.2 磁性-等离子体SERS机理分析
    5.4 图案化磁性Ni@Au纳米粒子SERS基底的制备
        5.4.1 制备过程
        5.4.2 核-壳结构形成机理
        5.4.3 核-壳结构表征
    5.5 Ni@Au核-壳结构纳米粒子的磁学特性分析
        5.5.1 纳米粒子的磁滞回线
        5.5.2 纳米粒子的FC-ZFC曲线
    5.6 图案化Ni@Au核-壳结构纳米粒子的SERS性能分析
        5.6.1 纳米粒子拉曼光谱测试
        5.6.2 纳米粒子SERS性能分析
    5.7 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Electrochemical reactions at the electrode/solution interface:Theory and applications to water electrolysis and oxygen reduction[J]. FANG YaHui & LIU ZhiPan Shanghai Key Laboratory of Molecular Catalysis and Innovative Materials;Department of Chemistry,MOE Key Laboratory of Computational Physical Science,Fudan University,Shanghai 200433,China.  Science China（Chemistry）. 2010(03)
[2]成像干涉光刻技术及其频域分析[J]. 刘娟,冯伯儒,张锦.  光电工程. 2004(10)
[3]无掩模激光干涉光刻技术研究[J]. 冯伯儒,张锦,宗德蓉,蒋世磊,苏平,陈宝钦,陈芬.  微纳电子技术. 2002(03)



本文编号：3152283