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
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更新于2024-08-26
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"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。
2021-03-24 上传
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