用于蓝光激光直写的聚乙烯醇/银纳米复合材料的制备和光学性能研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wyn44298
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聚乙烯醇/银纳米复合材料结合了金属的特性和聚合物的加工性能,为发展性能改进的新型激光直写材料开辟一条新的路径。   本文首先系统介绍了纳米材料的基本效应、制备方法和一些光谱性质,然后介绍了贵金属纳米银的发展史、等离子共振特性和一些应用,重点综述了纳米银化学还原和光还原的制备方法。最后介绍了激光直写技术和材料,以及非线性光学效应。   本文利用紫外光诱导还原金属前躯体硝酸银(AgNO3),直接在聚乙烯醇(PVA)薄膜中生长银纳米颗粒,成功制备出PVA/Ag纳米复合材料薄膜。利用紫外-可见吸收光谱分析了银离子浓度,紫外光辐照功率和辐照时间对薄膜光谱的影响趋势。通过优化硝酸银浓度、辐照条件来调节薄膜中银纳米颗粒的尺寸和空间分布密度,成功地将此复合薄膜的等离子共振吸收峰位调节为406nm,并用于蓝光(405nm)激光直写光刻。原子力显微镜(AFM)分析显示薄膜光刻后获得了表面清晰、光滑、规整的图形。   扫描电子显微镜(SEM)表明,该材料中纳米颗粒分布均匀,粒径分布较窄。X射线光电子谱(XPS)证实了合成的纳米颗粒为单质银,元素成分分析表明材料经紫外光辐照后发生了脱氧反应;X射线衍射分析(XRD)表明紫外光降低了聚乙烯醇的结晶度。   热分析表明,材料内部存在7.7%的水,玻璃化转变温度在82℃左右,200℃发生热分解,以此分析了热分解机理。红外光谱和拉曼光谱表明紫外光辐照后聚乙烯醇基体有碳碳双键和羰基生成,并存在共轭结构,由此分析了光还原反应机理;利用拉曼光谱研究了聚乙烯醇/银纳米复合材料的拉曼增强效应。   研究了材料的非线性吸收特性,发现其非线性吸收系数很大,在10-3到10-2m/w数量级,且随着银量的增加显著增大。
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