银薄膜对光学基底表面粗糙度及光散射的影响

为了研究金属银薄膜与光学基底表面粗糙度和光散射的关系,提出了通过对光学薄膜矢量散射公式积分来获得界面粗糙度完全相关模型和完全非相关模型下其表面的总反射散射的方法.理论计算了光学基底上两种模型在不同厚度银膜下的总反射散射和双向反射分布函数.结果表明,当沉积在光学基底上的银薄膜的厚度大于80nm后,两种模型下计算的银薄膜的表面总反射散射都等于基底的总积分散射,银薄膜能较好地复现出基底的粗糙度轮廓.实验研究表明为了复现基底的粗糙度,银薄膜的最佳厚度应在80～160nm之间.

77K基底制备的银薄膜的微观结构和光学性质

应用蒸发镀膜方法,分别在室温和液氮温度(77K)玻璃基底上制备了银薄膜样品。对两种样品的微观结构和光学性质进行了对比研究,微观结构应用X射线衍射仪、扫描电子显微镜进行分析,光学性质应用椭圆偏振光谱仪进行研究,测量的光学参数与理论计算的结果基本吻合。比较液氮温度基底上制备的银薄膜与室温基底上制备的银薄膜表面后发现:前种薄膜的表面更均匀、颗粒更小;两种薄膜的光频介电函数实部ε1基本没有差别,前种薄膜的光频介电函数虚部ε2大;前种薄膜的光学吸收增强,吸收峰发生蓝移和宽化。实验结果表明颗粒膜的光学吸收峰的位置依赖于颗粒膜中金属的介电常数和粒子尺寸。

无颗粒银导电墨水及高导电率银薄膜的制备及其性能研究

以酒石酸银为原料、1,2丙二胺为络合剂、无水乙醇为溶剂制备了无颗粒银基导电墨水,将该墨水棒涂于玻璃、PET、PI和相纸基板,在加热板上130℃固化5 min获得银膜,通过XRD、FTIR、TG-DSC、FE-SEM和四探针测电阻率方法对合成的酒石酸银粉体、导电墨水和银膜进行表征。结果表明:导电墨水的分解温度远低于银前驱体的分解温度;在不同基板上的银薄膜表现出不同的形貌和颗粒尺寸,其中相纸基板上的电阻率最低为6.7×10^(–6)?·cm。喷墨打印银线条于PI基板,130℃固化5 min后,银线条宽度约100μm,表面平整光滑且微观组织致密,在柔性印刷方向有良好的应用前景。

缓冲层对银薄膜光电特性的影响

研究铜、铝作为银薄膜的缓冲层对银薄膜的光电学性质的影响.利用热蒸发技术在BK-7玻璃基底上沉积Ag(220 nm)/Al(20 nm)和Ag(220 nm)/Cu(20 nm)薄膜,沉积薄膜在温度为400、500℃的大气条件下退火处理1 h.样品的表面形貌用原子力显微镜观测,光学和电学性质分别用分光光度计和vander Pauw方法测量.实验结果表明,相对于同等条件下制备的纯银薄膜,附加缓冲层大大提高了退火态薄膜的光电性质,改善了银薄膜的热稳定性.不同的缓冲层对银薄膜光电性质影响程度不同:在同一退火温度下,在可见光谱区域,Ag/Al薄膜的反射率大于Ag/Cu薄膜;Ag/Cu薄膜的电阻率ρ小于Ag/Al薄膜,且在退火温度为500℃时Ag/Cu薄膜的ρ最小.

低真空条件下制备的银薄膜的电阻率特性及结构

研究了在2.2 Pa低真空条件下用直流溅射法制备的银薄膜的电阻率特性和薄膜结构.实验表明,薄膜厚度对薄膜电阻率有显著影响,随膜厚的增加薄膜电阻率降低,在膜厚大于200 nm时趋于稳定,电阻率为2.54×10-8Ω.m.薄膜表面和晶粒间界对传导电子的散射导致了银薄膜电阻率的尺寸效应.研究结果表明,可以在2.2 Pa的低真空条件下制备金属银薄膜,将银靶用于目前大学物理实验课中金属薄膜制备及金属薄膜电阻率测量实验是可行的.

沉积在液体基底上银薄膜的表面形貌及内应力释放机制

利用直流磁控溅射方法在液体(硅油)基底表面成功制备出具有自由支撑边界条件的金属银薄膜系统,研究了该薄膜的形成机理、表面形貌演化规律及内应力释放机制。实验发现银薄膜的形成过程基本可分为准圆形团簇、分枝状结构凝聚体和连续薄膜等几个阶段。沉积后,当样品暴露在大气环境中,银薄膜自身产生强烈收缩效应并促使其表面形貌不断演化,一直持续到几十小时之后薄膜系统的自由能降到最低为止。由于金属薄膜与液体基底之间的切向相互作用能几乎为零,银薄膜在收缩过程中可形成宽大的裂纹和平行的直线状(或扭曲状)褶皱花样。基于薄膜的应力理论,本文对银薄膜的开裂和起皱行为进行了详细研究。

不同制备方法下银薄膜的光电学性质比较

分别用磁控溅射和热蒸发的方法,在空白石英基片上室温沉积厚度300 nm的银薄膜样品,研究不同制备方法对样品的微观结构和光电学性质的影响.微观结构利用X-射线粉末衍射仪和扫描电镜观测,光电学性质应用分光光度计及Van der Pauw方法检测.结果表明,制备方法不同引起银薄膜样品的晶粒择优取向不同,磁控溅射制备的银薄膜(Sputtering Ag)的结晶性能比热蒸发制备的银薄膜(Evaporation Ag)结晶性能好;两种方法制备的银薄膜的光学反射率随波长的变化规律基本相同,在可见光和红外光区域,Evaporation Ag的光学反射率比Sputtering Ag稍高,且均超过95%;薄膜的电阻率都接近银块体材料的电阻率,但Sputtering Ag的电阻率为2.6μΩ·cm比Evaporation Ag的电阻率(2.8μΩ·cm)小.

运用有效介质理论模拟银薄膜的光学特性

采用金属真空热蒸发技术制备了不同厚度的银薄膜,并用UV-2500型双光束分光光度计对其光学性质进行了表征。应用Maxwell-Garnett和Bruggeman理论模拟了薄膜的折射率、消光系数、透射率以及光吸收系数随波长变化的曲线,并与实验结果进行了比较,发现消光系数的峰位、透射率曲线的谷位及其移动趋势与实验结果一致,同时对实验结果与模拟结果存在差异的原因进行了分析。

利用EBSD技术分析银薄膜中的晶粒异常生长、孪晶及织构

利用背散射电子衍射(EBSD)技术分析了银薄膜中出现的晶粒异常生长现象,确定了其与孪晶和织构的关系。结果表明,较强〈111〉织构形成时,孪晶面之一可平行于薄膜表面,频繁的孪生不明显改变较强的〈111〉织构,但可能造成出现六角锥体;初步分析认为,六角锥体是一对孪晶,表面是两个晶粒的六个{111}面;当制备或生长条件不能形成强〈111〉织构时,孪晶面不平行于薄膜表面,孪生后的取向继续偏离〈111〉。

基于Matlab液面银薄膜分形维数的计算分析

利用Matlab数值分析软件,将沉积在液体基金的银薄膜真彩数值图像进行了二值化处理,并计算了该银薄膜的分形盒维数。经计算发现银薄膜图像灰度分布具有双峰结构。二值化后的图像计算得到液体基底金属银薄膜的盒维数大约为1.50,计算结果与相关文献的结果一致。它表明基于Matlab的盒维数算法用于计算此类液体基底金属薄膜的二维分形盒维数具有较好的准确性,同时也表明其可以用来分析液体基底表面其他金属薄膜分形维数。

银薄膜结构的高灵敏度Fabry-Perot光纤声压传感器

为改善膜片式Fabry-Perot光纤声压传感器中悬空薄膜的平整度,提高其检测微弱声压的能力,提出一种大面积银薄膜转移加工方法.采用磁控溅射沉积银薄膜,利用基于正性光刻胶的牺牲层工艺进行转移贴合.银薄膜直径为2.5 mm,厚度为130 nm.实验结果表明:银薄膜薄膜表面平整度<20μm;加工得到的声压传感器在0.13.0 k Hz频带范围内具有一致的频响特性,在1 k Hz处的声压灵敏度为-158 d B(参考值1 V/μPa).在0.0011.250 Pa声压范围内,传感器输出响应与入射声压之间具有良好的线性关系;最小可探测声压为419μPa·Hz-0.5.所提出的加工方法可有效改善薄膜的平整性,并具有良好的工艺性和可重复性;加工得到的传感器适应于高灵敏度微弱声压探测工作.

探针压力对四探针法测量银薄膜电阻率的影响

本文用四探针法测量了220纳米厚的银薄膜的电阻率,研究了探针压力对银薄膜电阻率的影响。结果表明:随着探针压力从1.47牛顿增大到4.41牛顿,银薄膜的电阻率略微增大,最大探针压力时的电阻率比最小探针压力时的电阻率大约增加了7%。

银薄膜织构变化的定量研究

利用X射线衍射(XRD)织构分析技术研究了未退火及在400℃温度条件下经4h真空退火处理后的银薄膜织构。结果表明,银薄膜主要存在(111)和(100)面织构组份。银沉积薄膜(未退火)中(111)取向的晶粒多于(100)取向的晶粒。经退火处理后的硅基银薄膜表现更强的(111)和(100)面织构,而且(111)和(100)取向的晶粒数量基本相当。用表面能和应变能各向异性驱动晶粒生长的机理对此给予了解释。

溅射法制作银薄膜

作者用溅射法制作了银薄膜，并通过透射电子显微镜观察了银薄膜的电子显微像和 选区电子衍射环。银的晶体结构为面心立方（ｆｃｃ）晶格。我们以银薄膜作为标准样品确 定了透射电子显微镜的相机常数。

基于银薄膜/荷叶SERS效应直接检测婴儿配方奶粉中三聚氰胺

以天然荷叶为衬底,结合真空磁控溅射法沉积银薄膜,制备出了一种高效的表面增强拉曼散射(SERS)活性基底.研究发现银/荷叶基底对婴儿配方奶粉中掺杂的三聚氰胺(MA)表现出良好的识别能力,而不需作额外的样品预处理.对掺杂不同浓度三聚氰胺的奶粉溶液进行定量分析,在5~50 mg/L质量浓度范围内获得了较好的线性关系(线性相关系数R2>0.99).根据3σ准则,检测极限估计为1 mg/L.此外,银/荷叶基底具有良好的均匀性和重复性(相对标准偏差为7.64%和10.54%).该方法对婴儿配方奶粉中三聚氰胺的检测具有简单快速、成本低且无损等优点.

混合相铌酸银薄膜的光电化学性能

采用脉冲激光沉积法在FTO基片上制备铌酸银薄膜,并运用XRD、UV-Vis和AFM等方法对薄膜样品进行表征和分析。研究了薄膜的光电化学性质。结果表明,样品含有Ag2Nb4O11和AgNbO3两相。其光电化学研究结果表明在低偏压区有较大的光电流密度。另外,混合相薄膜的最大光电流和稳态光电流的比值I P/I S小于纯相AgNbO3薄膜的值,此结果说明混相薄膜具有较低的表面电子空穴复合率。

自由支撑银薄膜的形貌演化规律及机理研究

采用直流磁控溅射方法在硅油基底上沉积出具有自由支撑边界条件的金属银薄膜系统,研究了银薄膜在大气环境中的表面形貌演化规律及其物理机理。实验发现银薄膜在真空状态下基本稳定,但在大气环境中发生强烈的收缩效应,使得薄膜开裂,其表面覆盖率不断降低。分析表明这一动态演化过程基本满足指数衰减规律,并可用薄膜内应力的不断释放加以解释。随着银薄膜的不断收缩,薄膜表面可呈现出异常丰富的褶皱形貌:在薄膜边界附近呈现基本垂直于边界的直线状条纹结构;而在薄膜中间区域,将形成二次起皱的扭曲状花样和无序网格状褶皱形貌。从单轴应力和双轴应力理论的角度出发,对各类奇特的褶皱形貌进行了细致的分析和讨论。

蝶翅表面银薄膜的制备及其SERS活性研究

以商业化蝴蝶翅膀为衬底,采用真空热蒸发技术沉积银薄膜,制备银薄膜/蝶翅基底。结合X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了银薄膜/蝶翅的微观结构及表面形貌。选择罗丹明6G(R6G)为探针分子,对不同品种蝶翅/银薄膜基底的表面增强拉曼散射(SERS)活性进行研究。半定量分析了R6G溶液浓度和银薄膜厚度对基底SERS性能的影响。分别在银薄膜/枯叶蝶和银薄膜/太阳蛾基底表面随机选取十二个不同位置,特征峰604、1349和1507cm^-1处强度的相对标准偏差值分别为5.30%、6.86%、5.58%和4.36%、3.21%、3.35%,表明银薄膜/蝶翅基底表面具有良好的均匀性。

溅射法制作银薄膜

作者用溅射法制作了银薄膜,并通过透射电子显微镜观察了银薄膜的电子显微像和电子衍射图样。银薄膜的晶体结构为面心立方(fcc)晶格。我们以银溅射膜作为标准样品确定了透射电子显微镜的相机常数。

利用高活性和重复性的银薄膜衬底SERS检测芥子气及其水解产物

通过化学浴沉积的方法制备了一种高SERS活性和重复性的银薄膜衬底。分别采用扫描电子显微镜和拉曼光谱研究了沉积时间对银薄膜微观形貌和SERS活性的影响,优化的沉积时间为120分钟。利用优化的银薄膜衬底,可以检测到10-9 M的罗丹明分子的SERS谱图,表明该银薄膜衬底具有很高的SERS活性。相同实验条件下,在一片银薄膜衬底上任意选择16个点测试R6G的SERS谱图。分别计算了R6G的8个特征峰16次检测的相对标准偏差,最大相对标准偏差小于13%。实验结果表明,该衬底具有很好的重复性,可应用于SERS的定量分析。采用优化的银薄膜衬底检测了不同浓度的芥子气及其水解产物硫二甘醇。分别结合芥子气和硫二甘醇的常规拉曼光谱和文献报道,对它们的SERS谱图进行了指认和归属。20分钟内,对芥子气和硫二甘醇的检测限可分别达到320ppm和1ppm(g/g)。