金属纳米线的制备及其偏光特性研究

论文摘要

纳米材料由于其独特的物理、化学性质在材料的智能化、元件的高集成、高密度存储和超快运输等方面有着诱人的应用前景,因此纳米材料得到了蓬勃的发展。多孔氧化铝具有典型的自组织结构,孔径大小一致,尺寸可控,排列规则,具有这种特殊纳米结构的多孔氧化铝膜为研制开发微型光学元件开辟了一条新的途径。 第一章是绪论部分。介绍了纳米的概念、纳米材料的性质、制备方法以及表征方法,并阐述了含金属纳米阵列组装体的偏振原理。 第二章研究了退火对多孔氧化铝（PAA）膜有序度的影响。用阳极氧化法在硫酸溶液中制备了未退火、350℃退火、450℃退火和550℃退火铝片的PAA膜。通过场扫描电镜观察了未退火和550℃退火铝片的PAA膜的表面形貌。发现退火后的PAA膜孔洞排列更加有序,孔径大小基本一致。测量了PAA膜在200-2500nm波长范围内的透射光谱,分析证明,在可见和近红外区域由硫酸制备的PAA膜是透明的,可以用作制备偏光器件的模板。通过分析样品的偏振光谱,证明退火能够提高PAA膜的有序度,并且随着退火温度的升高,PAA膜的有序度提高。 第三章研究了Cu/Al2O3和Ag/Al2O3组装体的偏振特性。通过电沉积法在PAA膜上分别沉积制备了铜纳米线和银纳米线。探讨了交流电沉积金属纳米线的机理。用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对样品的形貌特征进行了表征。研究发现,电沉积制备的金属纳米线是多晶结构。直流电制备的铜纳米线的直径较粗,约100nm,大于孔直径。交流电制备的金属纳米线直径约20nm左右,与孔直径基本一致,说明交流沉积制备的纳米线是沿孔径方向生长的。从样品的断面可观察到金属纳米线呈现很好的线栅结构,可以用作偏光器件。用不同温度退火的PAA膜做模板,分别制备了铜纳米线阵列和银纳米线阵列,测量其透射和偏振光谱,实验证明,沉积金属的PAA膜的消光比提高了10-20倍。同时证明退火提高了PAA膜的有序性,使金属纳米线组装体的偏振性能增强。用同一模板沉积不同时间的铜纳米线,研究发现随着纳米线长度的增加,偏振性能增加,证明纳米阵列的

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 纳米材料简介
• §1.2 模板法制备纳米有序结构材料
• §1.3 金属纳米线的制备及表征
• §1.4 金属纳米阵列组装体的偏振原理
• 本课题的主要内容和研究意义
• 第二章 退火对多孔铝膜有序度的影响
• §2.1 引言
• §2.2 样品制备
• 2.2.1 氧化前处理
• 2.2.2 阳极氧化
• 2.2.3 取膜
• §2.3 样品测量
• 2.3.1 PAA膜的形貌表征
• 2.3.2 PAA膜的透射光谱
• 2.3.3 PAA膜的偏振光谱
• 小结
• 第三章 金属纳米线的制备及其偏光特性研究
• §3.1 引言
• §3.2 直流电沉积铜纳米线及其微结构研究
• 3.2.1 样品制备
• 3.2.2 样品测量
• §3.3 交流电制备铜纳米线及其微结构研究
• 3.3.1 交流沉积纳米线的机理探讨
• 3.3.2 样品制备
• 3.3.3 样品形貌研究
• §3.4 镀铜多孔铝的偏振性能研究
• 2O₃组装体的透射光谱'>3.4.1 Cu／Al₂O₃组装体的透射光谱
• §3.5 银纳米线的制备及其偏光特性研究
• 3.5.1 银纳米线的制备及其结构表征
• 2O₃纳米线阵列组装体的透射光谱研究'>3.5.2 Ag／Al₂O₃纳米线阵列组装体的透射光谱研究
• 2O₃纳米线阵列组装体的偏振特性研究'>3.5.3 Ag／Al₂O₃纳米线阵列组装体的偏振特性研究
• §3.6 金属纳米阵列组装体与PAA膜偏光性能比较研究
• 小结
• 参考文献
• 研究成果
• 致谢