纳米金刚石NV色心的制备与荧光增强

发布时间：2017-06-21 03:05

  本文关键词：纳米金刚石NV色心的制备与荧光增强，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：表面等离子体已经成为纳米技术的研究热点,在生化传感和表面增强Raman散射光谱领域都有广泛应用前景。基于NV色心的传感器及相关研究大多是以其荧光读出为检测手段,我们利用等离子技术提高NV色心的荧光强度,进而提高传感器的灵敏度,这是将纳米金刚石中NV色心应用到量子存储、量子信息处理、量子密钥等领域的关键,同时,NV色心在磁场、电场等领域以及力、热检测等方面也有着独特的应用前景。在本文中,我们的主要工作是制备NV色心及研究NV色心的荧光机制。本文主要内容包括:首先,我们利用纳米金刚石中固有的替位氮与空穴结合形成NV色心,从本质上提高色心的数量,使荧光得到提高。800℃真空退火的方式能够有效的使空穴移动与替位氮结合形成NV色心,使荧光强度增强了27.59倍。另一方面,结合表面荧光增强效应,增强金刚石纳米颗粒中NV色心的荧光强度。将纳米金刚石分别与Au、Ag纳米颗粒结合,利用金属纳米颗粒表面强的等离子体共振作用,使NV色心的荧光得到3.78倍增强。我们还利用不同的介质对纳米金刚石中的NV色心的荧光强度进行增强,相比于Si介质,Si O2介质和金属Au薄膜介质上的荧光强度分别提高了2.366倍和10.162倍,等离子体增强纳米金刚石中光子的辐射跃迁速率,量子辐射速率增大,荧光强度也越强。
【关键词】：纳米金刚石 NV色心 高温退火 等离子体共振 表面荧光增强
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ163;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 金刚石中氮-空位色心简介11-15
• 1.2.1 金刚石纳米颗粒的特性11
• 1.2.2 NV色心的物理结构11-12
• 1.2.3 NV色心能级结构12-14
• 1.2.4 NV的发光光谱14-15
• 1.3 金刚石氮-空位色心的研究进展15-20
• 1.3.1 NV色心的高灵敏度探测15-17
• 1.3.2 NV色心的量子信息处理17-18
• 1.3.3 等离子体增强荧光机制18-20
• 1.4 课题研究意义与主要研究对象20-22
• 1.4.1 课题研究意义20
• 1.4.2 本文主要研究内容20-22
• 第二章 金刚石纳米颗粒中NV色心的制备22-35
• 2.1 制备NV色心和去石墨化的方法22
• 2.2 高温退火制备NV色心原理22-24
• 2.3 退火工艺简介24
• 2.4 金刚石拉曼光谱简介24-25
• 2.5 实验部分25-30
• 2.5.1 实验材料及仪器25-28
• 2.5.2 实验操作过程28-30
• 2.6 实验结果与讨论30-34
• 2.6.1 样品的形貌表征30-33
• 2.6.2 讨论33-34
• 2.7 本章小结34-35
• 第三章 金属纳米颗粒等离子体增强金刚石荧光特性的研究35-46
• 3.1 表面等离子体激元的简介35-37
• 3.1.1 表面等离子体激元的含义35-36
• 3.1.2 表面等离子体激元的性质36
• 3.1.3“热点”理论36-37
• 3.2 实验部分37-38
• 3.2.1 实验材料及仪器37-38
• 3.2.2 测试样品的制备38
• 3.3 实验结果和讨论38-45
• 3.3.1 样品的表征38-41
• 3.3.2 样品的拉曼和荧光测试41-44
• 3.3.3 实验结果分析44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 衬底结构对金刚石荧光增强特性46-54
• 4.1 衬底结构对金刚石荧光增强的理论46
• 4.2 实验部分46-51
• 4.2.1 实验材料及仪器46-47
• 4.2.2 实验步骤47-48
• 4.2.3 实验结果与讨论48-50
• 4.2.4 结果讨论50-51
• 4.3 能量转移机制51-53
• 4.3.1 NV色心的量子效率51-52
• 4.3.2 NV色心的荧光寿命52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 总结与展望54-55
• 5.1 工作总结54
• 5.2 工作展望54-55
• 参考文献55-59
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况59-60
• 致谢60-61

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 华丽;从情报价值分析纳米金刚石在表面工程中的应用[J];金刚石与磨料磨具工程;2004年06期

2 ;科学家揭开“纳米金刚石”的秘密[J];超硬材料工程;2005年06期

3 华丽;;纳米金刚石的开发与应用概述[J];金刚石与磨料磨具工程;2006年03期

4 孙景;江雷;杜希文;雷贻文;翟琪;杨星;;激光轰击法制备纳米金刚石的提纯研究[J];炭素技术;2006年04期

5 靳洪允;侯书恩;杨晓光;;纳米金刚石抛光液制备及应用[J];金刚石与磨料磨具工程;2007年03期

6 秦宇;王光祖;;发展中的中国纳米金刚石应用技术[J];超硬材料工程;2007年04期

7 陆静;王艳辉;臧建兵;;纳米金刚石表面准原子层沉积硅镀层[J];超硬材料工程;2007年06期

8 崔仲鸣;杨予勇;王光祖;;纳米金刚石作为抛光材料的应用[J];机械工程与自动化;2008年04期

9 王光祖;崔仲呜;;纳米金刚石作为抛光材料的应用[J];石材;2011年03期

10 ;俄研制出制备纳米金刚石的新方法[J];延边大学学报(自然科学版);2011年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李静;诸颖;张小勇;李文新;黄庆;;纳米金刚石作为中药活性成分胞内运输载体的研究[A];第二届中草药提取关键技术与提取物产业应用研讨会论文集[C];2009年

2 许向阳;朱永伟;王柏春;沈湘黔;;纳米金刚石在水介质中的分散与稳定[A];2002年材料科学与工程新进展（上）——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年

3 李汝R，

本文编号：467493