金铜双金属表面增强拉曼散射基底的制备及应用

双金属材料结合了两种金属的特性从而获得远超单一金属的性能,因而在材料应用领域获得了广泛关注。如何以低成本获得高性能功能性材料是双金属推广应用的关键。以Cu30Mn70合金片材为前驱体,采用自由腐蚀和化学电镀两步法制备了金包铜纳米多孔基底(Au@NPC)。金包覆层在有效抑制铜在空气中氧化的同时,减小了韧带间孔径距离,进一步增大了紧邻韧带间的电磁耦合效应,使Au@NPC具有更强的局域电磁场增强特性,表现出优于纳米多孔铜的表面增强拉曼散射活性。金铜双金属材料可用作表面拉曼增强散射基底,具有优异的稳定性和较低的成本。     

纳米多孔银的制备及其表面增强拉曼散射特性研究

表面增强拉曼散射(SERS)因其具有高达单分子检测量级的灵敏度，在医学诊断、食品安全、环境监测等领域有着较大的应用前景。制备具有高密度“热点”的SERS基底是这项技术走向实际应用的关键。双连续结构的纳米多孔金属由于近邻纳米结构之间的耦合效应，所以具有很好的SERS增强特性。采用溅射方法制备了银锌合金前驱体，采用自由脱合金工艺和电化学脱合金工艺制备了具有纳米多孔结构的银基底，通过调制脱合金参数，获得了具有高增强因子的SERS基底。所制备的纳米多孔银基底对结晶紫的检测极限达到了10^-12 mol/L，可应用于超灵敏检测。     

基于纳米锥森林的三维SERS基底检测miRNA

表面增强拉曼散射(SERS)是一种从存在于不同化学或生物环境中的分子中获取振动信息的强大技术。本文提出了一种基于纳米锥森林结构的三维SERS基底。制备基板采用等离子体处理技术,这项技术是一种简单、快速和高通量的方法。制备的基于纳米锥森林的SERS基底具有很高的灵敏度。实验表明,该基底可以检测到浓度低至10-10 M的miRNA。同时,所制备的SERS基底在大面积上表现出高度的均匀性。这些实验结果表明该3D SERS基底在广泛应用中的巨大潜力。     

激光刻蚀金银合金胶体的制备及其SERS应用

金属胶体是一种新兴的表面增强拉曼散射(SERS)活性衬底,利用激光液相刻蚀技术制备了金银合金胶体,并通过透射电镜、吸收光谱、表面增强拉曼散射光谱等手段对其特性进行表征。结果表明,合金粒子多数为球形颗粒,颗粒大小在5nm左右,并且有很好的分散性,等离子体共振吸收峰位于428nm。此外,该胶体表现出很好的表面增强拉曼散射活性,且性能稳定可在室温下长时间保存。     

岛状纳米多孔金制备及其SERS特性研究

表面增强拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering,SERS）技术将纳米结构材料和拉曼光谱相结合,解决了传统拉曼散射技术灵敏度低的问题,为痕量物质检测提供了新的技术手段。高SERS活性基底材料是将拉曼光谱应用到痕量物质检测中的关键。采用磁控溅射技术结合脱合金工艺在硅片上制备出岛状纳米多孔金SERS基底,该基底的孔隙尺寸和金韧带宽度的比值远小于传统纳米多孔金,有效地增强了金韧带之间的电磁耦合效应,表现出更强的局域电磁场。该基底的检测极限可达约10-10 mol·L-1,且SERS光谱相对强度与浓度呈现出较好的线性关系,动态响应范围可达3个数量级。同时该基底结构均匀、性能稳定,制备工艺具有良好的可重复性。     

表面增强拉曼光谱的研究进展

本文从提高表面拉曼光谱检测灵敏度和空间分辨率两个方面的发展叙述表面增强拉曼光谱和针尖增强拉曼光谱的原理、方法、特点以及最新进展。对利用表面增强拉曼光谱和针尖增强拉曼光谱研究金属表面上分子吸附等方面的应用进行总结 ,并对他们的应用前景做了预测     

激光辐照制备银纳米基底及其用于葡萄糖检测

通过激光辐照的方法制备银纳米条纹表面增强拉曼散射基底,该基底具有制备方法简单、均匀性好、重复性强的优点。用巯基吡啶(4-MPY)作为探针分子,葡萄糖和葡萄糖氧化酶产生的过氧化氢会改变银纳米条纹的形貌,进而影响探针分子的表面增强拉曼光谱强度,从而实现葡萄糖的间接检测。得到的探针分子的表面增强拉曼光谱的强度与葡萄糖溶液的浓度具有较好的线性关系。实验结果表明,该基底在葡萄糖的检测及定量分析方面具有良好的应用前景。     

Synthesis and optical properties research of gold nanoparticles with different morphologies

本文制备了不同形貌的金纳米颗粒,并对其形貌对光学性能的影响进行了研究。本文用还原法制备了不同粒径的金纳米颗粒,采用晶种生长法成功地制备出了星形、梭形和棒状的金纳米颗粒。颗粒的形貌和大小并采用投射电子显微镜(TEM)进行了表征,结果说明,本文成功制备出了不同形貌大小的金纳米颗粒。UV-Vis光谱和拉曼光谱仪对制备的颗粒的表征测试说明,不同形貌大小对颗粒有着不同的光学性能。拉曼光谱的结果说明,不同形貌大小的金纳米颗粒可以用作不同浓度分子的探针,对物质进行检测。     

基于Fe3O4/SiO2/Au-MNPs磁性SERS基底的特布他林超灵敏检测

为了快速灵敏地检测特布他林(terbutaline,TB),制备核?卫星纳米结构的Fe3O4/SiO2/Au-MNPs磁性基底对其进行表面增强拉曼光谱(SERS)检测。通过磁性分离、调节体系pH的方法考察特布他林浓度与拉曼光谱强度之间的线性关系并绘制校准曲线。实验结果表明,该纳米卫星结构的磁性SERS基底对TB的检测限为3.77×10^?10 mol/L,同时在5×10?5~5×10^?9 mol/L范围内,TB的SERS信号与其浓度呈线性关系,利用最小二乘法拟合得到的线性相关系数R2为0.996。该复合材料制备方法简便易行,为合成其他纳米复合材料提供了参考。     

基于维氏金刚石针尖制备复合SERS基底的技术研究

基于维氏金刚石针尖的连续压痕加工方法,在铜基石墨烯表面上成功地制备出了阵列的四棱锥形压痕结构。随后,在结构化的铜基石墨烯表面涂覆一层金膜以作为复合SERS基底。实验结果表明,通过改变相邻间距的四棱锥压痕重叠形成不同形状的阵列微/纳结构,且该微纳结构对带有金膜的铜基石墨烯基底的拉曼强度有影响。在制备微纳结构的过程中,石墨烯出现了堆叠的现象,且随着加工间距的减小,石墨烯的层数有逐渐增加的趋势。其次,通过改变相邻两个压痕之间的间距四棱锥压痕的深宽比(S)对R6G分子的拉曼强度有明显的影响。其中,当S为0.043时,检测R6G分子610 cm^-1特征峰的最大拉曼强度为1 439 counts。在压痕的材料堆积处及压痕的内部检测R6G分子拉曼强度的标准偏差分别为6.16%和9.19%。在检测农药残留方面,采用该复合基底检测百草枯和西维因的分辨率分别为10^-5 mol/L和10^-6 mol/L。该方法是一种可靠的及成本低的制备复合SERS基底的方法,且能够实现对农药残留的低浓度检测。     

柔性衬底直流磁控溅射ZnO基高性能透明导电薄膜的制备及性能研究

采用直流磁控溅射法,以柔性PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)为基底,通过参数优化以求在室温下制备高性能ZnO/Ag/ZnO多层薄膜。实验中,使用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见分光光度计、四探针电阻测试仪等仪器分别对ZnO/Ag/ZnO多层薄膜的微观结构、表面形貌、透过率及方块电阻进行测试及表征。结果表明,随着Ag层厚度增加,薄膜方块电阻急剧下降,通过改变ZnO层厚度,可有效调节薄膜光学性能,随着ZnO层厚度增加,可见光区平均透过率先增大后减小。引入品质因子FTC作为评价指标可知,当依次沉积ZnO、Ag、ZnO厚度为50nm、8nm、50nm时,薄膜光电性能最佳,其在可见光平均透过率为82.3%、方块电阻为2.8Ω/、禁带宽度为3.332eV。     

2m大口径RB-SiC反射镜的磁控溅射改性

为了消除RB-SiC反射镜直接抛光后表面存在的微观缺陷,降低抛光后表面的粗糙度,提高表面质量,针对大口径SiC的特性,选择Si作为改性材料,利用磁控溅射技术对2m量级RB-SiC基底进行了表面改性。在自主研发的Φ3.2m的磁控溅射镀膜机上进行基底镀膜,利用计算机控制光学成型法对SiC基底进行了抛光改性。实验结果表明,改性层厚度达到15μm;在直径2.04m范围内,膜层厚度均匀性优于±2.5%;表面粗糙度由直接抛光的5.64nm(RMS)降低到0.78nm。由此说明磁控溅射技术能够用于大口径RB-SiC基底的表面改性,并且改性后大口径RB-SiC的性能可以满足高质量光学系统的要求。     

磁控溅射法制备的五氧化二钒薄膜光电特性

利用射频磁控溅射方法,选取溅射时间为15,25,30和45min,在蓝宝石衬底上沉积了V2O5薄膜。研究了其他实验参量不变,溅射时间不同对薄膜结构、薄膜厚度、表面形貌、电学及光学性能的影响。实验结果表明,制备出的薄膜为单一组分的V2O5薄膜,其在(001)面有明显的择优取向。随着溅身时间的增加,结晶性能逐渐变强,晶粒尺寸也逐渐变大,而表面粗糙度值会逐渐降低;在晶体结构完整的基础上,随着溅射时间的增加,相变温度和经历的温度范围会逐渐增加,电学突变性能会降低。测试了薄膜在中红外波段的高低温透过率,结果显示:当膜厚为350nm,波长为5μm时,薄膜的透过率从25℃时的81%变为300℃的7%,变化幅度可达74%;所有薄膜相变前后透过率的比值均为9~13,表现出了非常突出的光学开关特性。     

三光束激光干涉诱导向后转移制备金纳米结构及其SERS特性

为了提高激光诱导向后转移制备微纳阵列结构的效率,本文提出三光束激光干涉诱导向后转移(LIIBT)技术,为激光干涉技术与激光诱导向后转移的有机结合。本文以ITO玻璃为接收衬底,金薄膜为靶材,LIIBT过程中采用三光束激光干涉进行加工。SEM结果表明,在激光能量密度为25 mJ/cm^2,金膜厚度为50 nm条件下,获得了较好的阵列结构,周期为5μm,金纳米粒子均匀分布在其表面,尺寸小于100 nm的粒子达到80%以上。EDX分析结果表明微米尺度点阵由大量的In元素组成,该结构的形成源于激光与ITO层相互作用。将1.0×10^-5,1.0×10^-7和1.0×10^-9 M的罗丹明6G溶液,旋涂于微结构表面并进行拉曼光谱研究,在612 cm^-1,773 cm^-1,1190 cm^-1,1319 cm^-1和1511 cm^-1处发现了罗丹明6G的特征峰,说明制备的金纳米结构对微量的罗丹明6G有明显的SERS效应。本文提出的LIIBT技术将大大提高激光诱导向后转移制备微纳阵列结构的效率,在超灵敏检测、光电子器件、微流控等领域均具有广泛的应用前景。     

靶材刻蚀对磁控溅射镀膜厚度分布的影响

为考察实际磁控溅射镀膜生产过程中由于靶材不断刻蚀消耗而造成的膜厚分布变化,文中就圆形磁控溅射靶建立了沉积模型,采用泰勒级数展开方式得到了薄膜分布的三阶近似解,并采用数值积分的方法计算出不同溅射角分布和靶基距时新靶和旧靶的相对厚度分布.计算结果表明溅射角分布的变化对膜厚分布影响较小,而靶基距变化影响较大;随着靶基距增加,...     

磁控溅射Ni56Mn27Ga17合金薄膜的光学反射特性研究

Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金薄膜是非常有用的多功能材料,为考察其光学反射特性,采用磁控溅射技术在单晶硅衬底上沉积了Ni56Mn27Ga17合金薄膜,并对其表面形貌和光学反射特性进行研究。研究结果表明,薄膜的表面粗糙度随退火温度的升高而增大;在300～800nm波长范围内,薄膜反射率均随波长的减小而降低,且薄膜整体谱线范围内的反射率随退火温度的升高而降低。     

磁控溅射工艺控制模式比较

对各种磁控溅射的工艺参数控制技术进行比较 ,分析各自的特色 ,并指出光学厚度监控对于制备精密光学多层膜的反应溅射工艺的重要性     

多工位磁控溅射镀膜系统膜厚均匀性的研究

本文建立了多工位公自转磁控溅射系统镀膜过程的物理模型,通过把基片运动与镀膜过程的模拟结合在一起,运用时间步长划分的算法仿真公自转系统下矩形靶沉积的三维膜厚分布,并使用同样的方法计算纯自转磁控溅射系统沉积薄膜的厚度分布,最后将两个结果进行对比.研究表明,随着自转与公转速度比例的调节,公自转系统在最优转速比0.5时所制得的薄膜厚度均匀性较纯自转系统得到明显地改善,此结论与实验结果保持一致.     

磁控溅射制备碳化硼薄膜的结构与成分分析

近年来国际上³He资源的短缺造成了基于³He的中子探测器高昂的成本,而以碳化硼薄膜作为中子转换层的硼基中子探测器逐渐成为了最有前景的替代方案。通过直流磁控溅射制备了Ti/B₄C多层膜,并使用透射电子显微镜（TEM）、飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）、X射线光电子能谱（XPS）等手段对薄膜的结构与成分进行表征。结果表明：Ti层存在结晶情况;H、O、N元素为薄膜内部的主要杂质,且多分布于Ti层与B₄C-on-Ti过渡层中;更高的本底真空度能够降低碳化硼薄膜内的杂质含量,提高B含量占比;中子探测效率测试结果证明本底真空度的提高能够有效提高碳化硼中子转换层的效率。