摘要
贵金属纳米阵列结构排布规整，表现出独特的局域表面等离子体的光学性质，在传感、生物医学、荧光成像、催化、太阳能电池、表面增强拉曼散射等众多领域都得到广泛的应用，长期以来一直是众多学科领域研究的热点，是现代材料化学和物理学研究的重要前沿课题。据研究表明，贵金属纳米阵列实现局域表面等离子体共振吸收峰位及带宽的调制，具有巨大的应用价值。本论文利用阳极氧化法辅助真空蒸镀技术沉积制备间距可控的银纳米球阵列，并进一步研究了阵列的光吸收特性。主要研究内容如下: 1.银纳米球阵列的制备及光学性能研究。本工作中，我们报告了一种模板辅助的组装技术，采用阳极氧化法制备纳米碗阵列，利用真空蒸镀将纳米粒子均匀沉积到纳米碗阵列中，制备出间距可调的银纳米球阵列，并详细讨论了制备的工艺参数对其光学特性的影响。这种制备方法可以得到大规模排布规则、周期性良好的小间距纳米阵列。阵列结构几何参数调控实验发现，通过控制银的蒸镀厚度，可以调控阵列中银纳米球的尺寸(直径)和间距。吸收光谱测试显示，该纳米阵列在紫外、可见和近红外波段都具有明显的电磁波吸收特性，改变纳米颗粒的尺寸，可有效实现银纳米球阵列吸收峰位和峰宽的调制。结合时域有限差分法，分析不同波段光吸收特性的物理机制。通过实验和数值仿真证实，紫外波段窄而强的吸收为银、铝介电环境非对称诱发的法诺共振，可见光波段的吸收由银纳米粒子局域表面等离子体共振引起，近红外波段强吸收为银纳米球阵列表面晶格共振所激发。 2.银纳米球阵列光学性能对温度的响应。通过对阵列进行热处理，研究温度对铝基银纳米球阵列结构及光学性质的影响。实验结果表明，一定的温度加热可以改善纳米阵列的形貌，并且，光吸收测试发现，近红外波段的共振峰对温度的响应比较灵敏。加热温度为80～260℃时，吸收峰位发生蓝移;当温度达到290℃附近时，银纳米粒子经过加热后暂时由固态变成固液态之间，间距变小导致吸收峰发生红移;继续升高温度，银熔化成球形，共振峰发生蓝移，峰值也会有所增强。而随着团聚现象的出现，峰强也被抑制减弱。
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