超声与热处理诱导Ag团簇产生表面等离激元增强Si纳米晶体发光

"通过超声和热处理在Ag团簇上产生表面等离激元并显著增强硅纳米晶体(Si-NCs)的光致发光(PL)性能的研究" 本文研究了利用超声波和热处理在银(Ag)团簇上生成局部表面等离子体(LSPs)的方法，并探讨了这一过程对硅纳米晶体光致发光特性的提升。实验中，首先将AgNO3溶液施加到石英基板上，随后在氮气气氛中进行不同温度范围（200至800摄氏度）的退火处理。在这个过程中，观察到了一系列的物理化学变化。 在200至400摄氏度的退火温度范围内，AgNO3经历热分解，形成Ag团簇并逐渐成熟。这一阶段，Ag团簇的形成是由于硝酸银的分解，导致银原子在石英基板上聚集。当温度升至400摄氏度时，观察到了最强烈的吸收光谱，这表明此时的Ag团簇已能有效地产生LSPs。 进一步升高退火温度至600至800摄氏度，Ag团簇开始氧化，形成了Ag氧化物纳米环。这些结构的形成可能与银的氧化反应有关，这会导致不同的光学性质。 值得注意的是，将含有Ag团簇的SiO2薄膜用于掺杂Si-NCs的系统中，观察到了显著的PL增强效果。在400摄氏度退火处理时，Si-NCs的PL强度增强了3.6倍。这种增强效应被归因于LSPs产生的电磁场与Si-NCs中的激子偶极矩之间的耦合作用。LSPs能够强烈地局域并增强电磁场，从而提高Si-NCs的发光效率。 该研究提供了一种简便且可控的方法来制备具有LSPs的Ag团簇，进而优化Si-NCs的光学性能。这种方法对于未来开发基于表面等离子体的光电子器件，如光传感器、太阳能电池和光子晶体等，具有重要的理论和应用价值。同时，通过调整退火温度和Ag团簇的尺寸与密度，可以精确调控LSPs的特性，为实现更高效的光子学应用提供了可能性。