树枝状Ag基底的制备及其SERS活性研究

研究了一种表面增强拉曼散射(SERS)活性Ag基底的制备新方法。通过电化学方法和液相生长方法相结合在金属Al表面制备SERS活性Ag膜。用扫描电子显微镜(SEM)表征Ag膜的表面形貌,以结晶紫(C25 H30N3Cl·H2O)为拉曼探针分子,研究了基底的SERS增强效果。研究表明:结晶紫分子吸附在Ag膜表面的SERS强度随电沉积时间的增加呈现先增强后减弱的趋势;进一步的Ag增强剂和引发剂的混合溶液对电沉积Ag膜的浸泡处理可以调节基底Ag膜的结构形态,增强电沉积基底Ag膜的SERS活性。     

基于球状光纤的表面增强拉曼散射探针

通过烧制光纤小球制备球状光纤探针,并通过自组装法使银纳米颗粒较为均匀地分布在光纤探针表面,经测量计算得到球状光纤探针上银纳米颗粒的增强因子为7.2×104。利用浓度为10-5 mol·L-1的罗丹明6G（R6G）溶液检测得到光纤小球直径在200 μm左右时SERS增强效果最佳,且在相同实验条件下,制备的球状光纤探针与锥柱组合型光纤探针的SERS增强效果基本一致。球状光纤探针制作工艺简单安全、灵敏度高且结构稳定,在分子检测方面具有很大的应用前景。     

表面增强喇曼光谱的Au@SiO2核壳纳米粒子制备北大核心

研究了核壳纳米颗粒的表面增强喇曼光谱（SERS）,并制备了不同SiO2厚度的Au@SiO2核壳纳米粒子进行喇曼光谱分析测试。首先,采用化学还原法制备出酒红色的金溶胶溶液。接着,添加不同量的正硅酸四乙酯（TEOS）制备了以Au为核、不同厚度SiO2为壳包裹的Au@SiO2核壳纳米粒子。然后,采用紫外-可见光（UV-Vis）和扫描电子显微镜（SEM）对Au@SiO2核壳纳米粒子的结构进行表征。最后,不同SiO2厚度的Au@SiO2核壳纳米粒子和未进行表面修饰的金溶胶溶液中滴入等量质量浓度为0.1 mg/L的罗丹明B,离心干燥后用喇曼光谱仪测试表面增强喇曼光谱效应。结果表明：罗丹明B的检出限可达到2.1×10^-7 mol/L,在扫描范围为300-1 800 cm^-1,激发波长为532 nm的条件下,SERS活性随TEOS用量的增加先增大后减小。TEOS的用量为120μL时,罗丹明B的表面喇曼增强效应最佳。     

应用CO2激光器制备STM光纤探针的研究

以普通的单模石英光纤为材料,改进熔融拉锥装置,利用有旋转曲面的凹面镜,实现了制作扫描隧道显微镜光纤探针的加工过程.实验表明,改进后的拉锥装置满足了制作纳米量级针尖曲率半径光纤探针的基本要求.     

纳米结构分子吸附引起的表面增强拉曼散射研究

利用模板印刷技术,制备了具有不同局域表面等离子体共振(LSPR)峰的Au纳米空心半球壳结构,并以4-巯基苯胺(4-ATP)为探针分子研究了纳米结构表面吸附分子对表面增强拉曼散射(SERS)强度的影响。结果表明,当纳米结构的LSPR峰位处于激发光波长的短波长或"马鞍型"位置时,SERS强度随吸附分子数的增加而增大;当处于长波长位置时,SERS强度呈现先增大后减小的趋势。利用分子吸附理论和纳米结构表面局域场强度变化,对此现象进行了解释。     

Ag纳米粒子等离子体共振增强太阳能电池吸收

针对薄膜太阳能电池硅薄膜层吸收效率较低的问题,提出了运用金属纳米粒子局域表面等离子体共振(LSPR)增强太阳能电池的吸收效率,采用时域有限差分(FDTD)法,模拟计算了太阳能电池中不同厚度的硅薄膜层吸收特性,分析了不同几何参数的矩形Ag纳米粒子与Ag背反射膜对增强太阳能电池吸收效率的影响作用。计算结果表明,硅薄膜层厚度为500nm的太阳能电池具有较高的吸收效率,通过调整Ag纳米粒子的相关参数,有效地降低了太阳电池硅薄膜表面的反射损耗,取得最大吸收增强因子为1.35。Ag背反射膜有效地降低了Ag纳米粒子硅薄膜结构的透射损耗,其最大的吸收增强因子达到1.42。     

具有核壳结构材料的薄膜热敏电阻

分别采用巯基丙酸包覆的银(Ag/MPA)和十二胺包覆的硫化银(Ag2S/DDA)纳米粒子通过涂布和煅烧两步法在低温下获得了Ag2S-Ag核壳结构薄膜热敏电阻(NTCR)和Ag2S薄膜NTCR.使用扫描电子显微镜(SEM)对Ag2S-Ag核壳结构薄膜形貌进行了表征,使用X射线衍射光谱仪(XRD)与透射电子显微镜(TEM)对薄膜粒子组成、结晶度及结构进行了测试分析,研究了不同制备条件下的Ag2S-Ag核壳结构薄膜NTCR的热敏电阻系数(NTC)特性,根据ASTM D3359附着力测试标准分析了薄膜对基底的附着力.结果表明,所制备器件膜厚均匀且表面平整,器件的膜厚为1.64 μm,热敏系数B、零功率电阻温度系数αT和电子活化能Ea值分别为2 707 K,-32 234× 10-6K-1和5.533×10-3 eV,附着力测试评价达5A.与Ag2S薄膜NT-CR相比,Ag2S-Ag核壳结构薄膜NTCR具有更优的NTC特性,膜厚可控,具有高灵敏度及环境适应性.     

电泳沉积法制备纳米CoFe2O4厚膜

利用电泳沉积法在Pt/Al2O3衬底上成功制备了纳米CoFeqO4厚膜,分析了电泳沉积纳米CoFe2O4厚膜的影响因素.利用Zeta电势测试仪测试了悬浮液的Zeta电势和电导率,利用X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜分析了厚膜的组分和微观形貌,利用振动样品磁强计和漏电流测试仪测试了厚膜的性能.结果表明,电泳沉积法制备C...     

原子层沉积制备氮化钛薄膜及其表征北大核心

宽禁带半导体TiN作为扩散阻挡层以及场效应管的门电极在集成电路中发挥重要作用。通过原子层沉积（atomic layer deposition,ALD）技术沉积不同循环次数TiN薄膜,采用四探针测试仪、台阶仪、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）对薄膜进行了表征,确定了薄膜电阻率、生长速率、表面粗糙度与工艺条件的依赖关系。实验结果表明,ALD可实现膜厚精确控制、大面积均匀性优异、电阻率较小的薄膜制造,沉积薄膜的最小粗糙度为0．101nm,电阻率为5μΩ·cm,薄膜稳定生长速率为0．025nm／cycle。     

硫化镉纳米膜的电化学制备方法

采用电沉积方法在表面活性剂和电解液的界面制备了硫化镉纳米膜.通过对不同电解液体系和表面活性剂体系中纳米硫化镉膜沉积情况进行比较发现,相同条件下采用硫代乙酰胺体系为电解液,蓖麻油类为表面活性剂可以在液/液界面制备硫化镉纳米膜.考察了表面活性剂种类、电解液浓度和温度及溶液的pH值对制备硫化镉纳米膜的影响,确立了制备纳米膜的最佳工艺条件:氯化镉浓度为4 mmol·L-1,硫代乙酰胺浓度为12 mmol·L-1,槽压5 V,pH值为4.8,蓖麻油/十六醇的用量为0.06 ml·cm-2.实验表明,最佳工艺条件下制备的硫化镉纳米膜晶粒粒径均匀、平均粒径在30 nm左右,近似球形,将在非线性光学材料领域有特殊的应用前景.     

银纳米立方体对诺丹明分子的荧光增强或猝灭效应实验研究

用乙二醇还原硝酸银,成功制备了平均边长约97 nm的银纳米立方体以用于诺丹明(RhB)分子的荧光实验。实验中,将探针分子 RhB 粉末掺杂于PMMA苯甲醚溶液中,制得不同厚度参杂有RhB探针分子的PMMA薄膜,运用光谱技术和共焦显微技术研究了银纳米立方体与荧光分子的间隔、银纳米立方体不同浓度分布对RhB分子的荧光强度的影响。荧光光谱表明,荧光强度随PMMA厚度变薄而增强,当PMMA厚度为10nm时,荧光增强因子最大,获得了56倍的荧光增强效果,而继续减小PMMA厚度时,其荧光增强因子又变小,说明发生了荧光猝灭效应。共焦荧光像则更直观地表现了银纳米立方体的浓度分布对荧光分子辐射增强的影响。因而,可通过调控银纳米立方体与荧光分子的距离及银纳米立方体的分布优化荧光增强因子以用于基于荧光的单分子探测,这一实验结果在生物成像和生物传感领域有潜在应用价值。     

米状银纳米颗粒对局域电场增强的理论模拟

为了提高表面增强拉曼散射技术中基底的增强效果,采用时域有限差分算法从理论上对不同入射光偏振方向下米状银纳米颗粒的电场增强进行了模拟分析,分别研究了单个银纳米颗粒和不同组合的二聚体以及三聚体的形状、间距对局域电场强度的影响,并且详细讨论了导致电场增强的原因。结果表明,当米状银纳米颗粒长度约为300 nm时,应控制其短轴约为36 nm,间距约为2 nm,且入射光偏振方向平行于长轴,此时在颗粒的尖端处均会产生最大电场增强,其中二聚体尖端对尖端情形下增强效果尤为明显。该结论为拉曼基底实验中纳米颗粒的制备提供了一定的理论基础。     

基于银纳米颗粒的HCPCFSERS传感系统优化设计

银纳米颗粒与光子晶体光纤、表面增强拉曼散射效应结合而成的PCF SERS传感器得到了科研界的广泛关注.而PCF结构、SERS基底的性能是传感器的重要影响因素.为了进一步提高SERS PCF传感器的性能,通过研究对比PCF和SERS基底结构参数对传感性能的影响,设计出适用于PCF SERS传感的空芯PCF以及SERS基底的结构参数.通过数值计算,设计的空芯PCF空气填充率为56.30%,当激发光波长785 nm时存在光子带隙,并能够实现单模传输.而半径为38 nm的银纳米球在间距为0.7 nm时能够产生最大的SERS增强因子.研究证明,设计的空芯PCF在785 nm输入波长下既能够基模传输激发光,又能够为SERS提供理想的活性面积,而且银纳米颗粒的形状、尺寸、间距对SERS性能影响严重,而且与入射波长有很强的依赖关系.     

自组装法制备团簇Ag纳米结构衬底及其SERS

采用自组装方法,在3-Aminopropyltrimethoxy silane(APS)分子修饰后的玻璃衬底表面,获得了二维Ag纳 米结构衬底。在波长为532nm激光激发下,研究了沉积在衬底表面的 Rhodamine 6G(Rh6G)分子的拉曼光谱特性。结 果表明,制备的二维Ag纳米结构衬底具有强的拉曼增强特性,增强因子可以达到 10⁷ 倍。这说明,在外光场作用下,制备的Ag纳米结构衬底表面能够形成的强局部电磁场分布, 可以有效提升探针分子的光谱辐射效率,从而获得高增强拉曼散射。     

CdS薄层对有机电致发光器件性能的影响

将光电材料硫化镉(CdS)薄层插入到结构为ITO/NPB/Rubrene/NPB/DPVBi/Alq3/LiF/Al的白光有机发光器件(OLED)的Alq3和LiF之间,研究了CdS对OLED性能的影响。结果表明,0.1nm厚的CdS插入Alq3和LiF之间的器件性能最好。器件电压从7 V变化到14 V时,色度均在白光的中心区域;当电压为7V时,器件的最大电流效率为9.09cd/A;当电压为14V时,器件的最大亮度为16 370cd/m2。不加CdS时,当电压为8V时,器件的最大效率为5.16cd/A;当电压为14V时,最大亮度为6 669cd/m2。加CdS的器件比不加CdS的器件最大效率提高了1.76倍,最大亮度提高了2.42倍。     

Improved performance of mixed single layer top-emission organic light emitting devices using capping layer

The performance of top-emission organic light emitting devices (TEOLEDs) can be improved by using a thin capping layer on top of the semitransparent metal electrode. We investigated the emission properties of inverted mixed single layer TEOLEDs with the same device structure but different capping materials. The thickness of capping layer was optimized by calculation. The power efficiency of device was 2.5 times enhanced when 45 nm TPD capping layer was added. The enhancement is not simply dependent on the transmittance and reflectance of the top contact, but also on other complex phenomena such as the interference effects in the device. The results of properties and dependence of EL spectra on viewing angle for all devices indicated that the large enhancement factor may be related to the complex interference phenomenon in our mixed single layer devices due to the emitter center and recombination region is different from conventional heterojunction devices.     

扫描隧道显微镜钨针尖的制备与表征

采用直流电化学刻蚀方法制备扫描隧道显微镜钨针尖,研究了电化学刻蚀过程中NaOH溶液浓度、钨丝浸入长度和刻蚀电压对针尖形貌的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)测量针尖曲率半径和针尖纵横比值,以表征针尖的尺寸和形状;通过能谱仪(EDS)分析针尖表面成分,以表征表面清洁度;通过场发射显微镜(FEM)得到Fowler-Nordheim (F-N)曲线来检测针尖发射性能。实验结果表明,当溶液浓度为2 mol/L、钨丝浸入长度为4 mm、刻蚀电压为3 V时,可以得到曲率半径约为100 nm、纵横比值为13的针尖,且表面无钨的氧化层。FEM结果显示当对针尖施加500 V的负偏压时,针尖可以稳定发射50 nA量级的电流,且针尖性能具有良好的一致性。     

BCP的厚度对OLED性能的影响

设计了一种有机电致发光器件（OLED）结构：ITO／NPB（50nm）／BCP（x）／Alq3（50mm）／LiF（0．5mm）／Al（120nm）。在实验中改变BCP的厚度,调整电子和空穴的注入平衡,控制发光层（EML）。研究发现：当BCP的厚度为0nm时,器件为典型的双层OLED结构,光谱为绿色的Alq3特征光谱;当厚度为8nm或8nm以上时,发光区完全基于NPB层,器件为蓝色发光;当厚度在1nm到8nm时,NPB层和Alq3层对发光都有贡献,EL谱线包括蓝光发射和绿光发射。BCP层起到了调节载流子复合区域和改变器件发光颜色的作用,因此控制BCP的厚度可以改善器件的性能。     

AlN薄膜体声波谐振器性能分析

采用体硅微细加工工艺制备了背空腔型AlN薄膜体声波谐振器。研究了压电层、上电极及支撑层厚度对谐振器性能的影响。测试结果表明,谐振器所用AlN压电薄膜具有(002)择优取向,器件频率特性良好。当上电极、压电层、底电极和支持层的厚度分别为110,2600,110,200nm时,谐振频率为1.759GHz,机电耦合系数3.75%,品质因数79.5。结合Mason等效电路模型模拟分析与实验结果,分析了各层厚度对频率特性的影响机理。     

Plasmon‐Enhanced Blue Upconversion Luminescence by Indium Nanocrystals

Numerous endeavors have been undertaken to gain enhanced upconversion luminescence via surface plasmon resonance (SPR) generated by specially designed nanostructures of noble metals (e.g., Au, Ag). However, the SPR response of these metals is usually weak in the ultraviolet (UV) region because of their intrinsic electronic configurations; thus, only green and red upconversion emissions can undergo significant plasmonic enhancement yet without selectivity, while an efficient approach to selectively enhancing the blue upconversion luminescence has been lacking. Herein, by integrating the pronounced UV SPR of silica‐coated indium nanocrystals (InNCs) with blue‐emission upconversion nanoparticles (UCNPs) of NaYbF₄:Tm, an up to tenfold selective luminescence enhancement at 450 nm is obtained upon 980 nm laser excitation. Precise manipulation of the silica shell thickness suggests an optimal working distance of 3 nm between InNCs and UCNPs. This study has, for the first time, realized selective blue upconversion luminescence enhancement by using an inexpensive, non‐noble metal material, which will not only enrich the fundamental investigations of SPR‐enhanced upconversion emission, but also widen the applications of blue light‐emitting nanomaterials, for example, in therapeutics.