银纳米颗粒制备及表面增强拉曼散射研究

发布时间：2021-01-03 00:17

　　高性能 SERS（Surface Enhanced Raman Spectroscopy,SERS）活性衬底能够避免荧光背景的干扰,提高生化分析检测灵敏度,因而在生物化学、生物物理和分子生物学等领域有着广泛的应用前景。本文采用磁控溅射和快速热处理相结合的方式,在单晶硅表面制备了粒径单高斯分布及双高斯分布的Ag球冠状纳米颗粒,并研究了其在不同退火温度下的形貌演变过程、形核机理及其在SERS衬底方面的应用。主要成果如下:1、采用磁控溅射和快速热退火相结合的方式制备出不同粒径和表面覆盖率的球冠状Ag纳米颗粒。理论计算和试验结果均表明当球冠状Ag纳米颗粒平均粒径为45.2 nm,表面覆盖率为35.6%时,相较于裸Si衬底,其作为SERS衬底检测石墨烯的G峰具有50倍增强,同时该制备方法简单易行且具有高重复性。2、本文较完整地解释了银纳米薄膜快速热退火条件下生成球冠状银纳米颗粒机理。根据薄膜成核长大热力学,分析多种几何体纳米颗粒成核过程中体系自由能改变量及形成晶核的成核功。研究发现:当成核功最低时,表面扩散容易进行,球冠状颗粒将自发地优先进行扩散。在FDTD模拟计算中,浸润角在90-180°范围... 

【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

磁控溅射系统原理图

３?Ｈ?９??图２－１磁控溅射系统原理图??由于磁控溅射能够获得较大的离子电流，衬底上薄膜的沉积速度很高，因此??用磁控溅射沉积薄膜具有沉积速度快、产量高等优点。磁控溅射法适合生产大??积的薄膜，并且所制薄膜与衬底具有很强的结合力，己广泛用于制备金属、合??、半导体、氧化物、绝缘介质，以及化合物半导体、碳化物、氮化物等薄膜。??验中采用的是超高真空高温多靶磁控溅射仪（沈阳慧宇，设备型号：ＭＳ－??５５０Ａ），设备的操作界面如图２－２所示。??

提高材料性能，同时改变材料形态，获得相应形貌的贵金属纳米颗粒。本??研究中使用的快速光热退火设备型号为ＲＴＰ－５００，设备的结构如图２－３所示。??升温速率为０．０１－１８０°Ｃ／ｓ，升温速度可以根据实验要求设定，本次实验我们主要??设定参数如图２－４所示，对金属薄膜快速热退火处理制备金属颗粒。??快速热退火（Ｒａｐｉｄ?Ｔｈｅｒｍａｌ?Ａｎｎｅａｌｉｎｇ，简称ＲＴＰ）的工作原理如下：当氮??气作为石英腔内的保护气体充满整腔室后，通过开启卤钨灯产生热辐照使石英??腔室温度迅速升高。放置在硅片上的样品（作为石英腔内唯一的光吸收体，腔??体内的光线大部分被样品所吸收），样品快速升温。电偶测出腔室温度信号后，??通过Ａ／Ｄ转换传输到数据处理器（Ｐｅｒｓｏｎａｌ?Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，简称ＰＣ）。ＰＣ机软件根??据预定的温度曲线，与当前温度的差值，动态调整控制电压的大小，经过Ｄ／Ａ??转换器传入接入电路，进而对温度进行调整。ＰＣ机工作操作界面如图２－４所??示。升温速度和退火时间都可通过输入参数准确调控。??

【参考文献】：
期刊论文
[1]倾斜生长法制备表面增强拉曼散射基底及其应用[J]. 张政军,谢拯.  金属功能材料. 2017(03)
[2]纳米Ag颗粒复合薄膜的制备及其吸收特性[J]. 赵亚丽,李克训,马富花,孙继伟,谷建宇,魏学红.  发光学报. 2015(02)
[3]基于局域表面等离子体共振效应生物传感器的制备方法及应用[J]. 茅敬雨,林健,马妍.  材料导报. 2010(21)



本文编号：2953930