银—二氧化钛纳米复合膜的等离子体非易失全息存储研究

发布时间：2020-11-11 13:31

　　 数据的稳定存储是光学信息处理过程的前提。近年来,负载小尺寸银纳米粒子的二氧化钛纳米复合薄膜作为一类重要的光致变色材料,因其在数据存储、局域表面等离子体传感器、偏振转化、纳米尺度的光学操控等领域方面的应用而备受关注。这些应用得益于银纳米粒子对激发光的偏振类型和波长的有效响应。但是,目前还未找到一种有效的方法去抑制紫外光对银等离子体存储信息的擦除。进而考虑到等离子体复合薄膜的存储稳定性及寿命问题,该类薄膜在非易失性存储器件的应用受到了很大限制。本论文在传统Ag/TiO_2薄膜的基础上,开展了改善其非易失性能的系统探究,并分析了实现抗擦除性能的微观机理,同时对全息存储效率以及存储稳定性进行了讨论。本论文主要采用两种方式来改善传统Ag/TiO_2薄膜的抗擦除性能:第一种方法是通过选择特定的写入光偏振组合、延长曝光时间、以及调控存储介质的纳米结构等途径用以实现非易失性记忆。通过分析全息动力学的震荡过程、光致变色过程、交替写入-擦除动力学、偏振光学显微镜下光栅的标矢性、以及不同曝光时间下的抗擦除性能的对比,提出了光驱动离子迁移的模型,用以解释该方法对改善Ag/TiO_2薄膜非易失特性的微观机制。第二种方法,我们引入了空间分散的电子受主中心用以调控Ag/TiO_2中载流子的传输行为。通过研究复合体系中银纳米粒子尺寸分布、光电流响应、可逆光致变色的调控,验证了磷钨酸修饰的Ag/TiO_2复合体系在提升全息存储效率方面的优势。通过测试交替写入-擦除的全息动力学信号,发现了擦除后的衍射效率随交替周期的增加存在积累现象,这为实现抗擦除全息存储奠定了基础。我们还发现,即使在写入光与擦除光同时辐照存储介质时,对于磷钨酸修饰的Ag/TiO_2异质结构的衍射效率仍然能够逐渐增强,并稳定地实现图像再现,并且图像亮度随曝光时间的延长而得以优化。然而对于传统的Ag/TiO_2薄膜在相同条件下图像几乎难以存储。该复合体系引入磷钨酸后增加了电子传输通道,基于该机理我们对上述实验现象进行了很好的理论解释。磷钨酸修饰的Ag/TiO_2异质结构在高密度存储的基础上具备非易失性能,是环境稳定的全息存储体系。
【学位单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP333
【部分图文】：

图 1.2 双波长存储条件下（a）及双色存储条件下（b）的衍射效率随时间的变化表 1-1 In: Fe: Cu: LiNbO3晶体的蓝光光折变性能材料 记录方式 ηs/ηf/△ns/τwS’/(cm

3两种实验条件下的全息存储性能参数见表 1-1，利用图 1.2（a）记录光栅的方折射率调制是相同实验条件下利用图 1.2（b）方法所得到的 2 倍[14]。在表中

[39]以上的 I-V 曲线有助于说明 ON 及 OFF 态的物理机质。例如整流性表明，OFF 态可能在金属/氧化物界面上受到了类肖特基传输的限制。然而对于如图1.3的薄膜器件结构，在阻变前后，电学特性测试过程中器件的顶电极和绝缘层与底电极和绝缘层的界面不可能被分离，因而难以确定哪个界面起到主导作用。因此，为了更好地探究转换机制，需要利用一个新的实验设计使界面可以分开研究。在 Williams Richard Stanley 的实验中利用单晶二氧化钛来阐明金属/氧化物界面是如何控制器件电阻的[39]。如图 1.4（a），为获得表面缺氧层，金红石型二氧化钛单晶首先（带隙为 Eg ≈3.0 ev）在 95%的 N2以及5%的 H2混合气氛下 550℃退火 2 h，氧空位在 TiO2中起着 n 型掺杂剂的作用[43]。在深掺杂的情况下，金属/半导体接触通常是欧姆接触
【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 骆素华;王健;石宏新;孟庆鑫;姜永远;孙秀冬;;LiNbO_3:In:Fe:Cu晶体中的双波长非易失存储[J];光子学报;2009年07期

本文编号：2879243