铜铟硒和氧化锌关于拉曼光谱的应用研究

论文摘要

拉曼光谱技术是一种准确、快速、无损的分子结构信息分析手段。近年来,随着科技的不断发展,拉曼光谱技术被广泛地应用在众多领域中。本论文以半导体材料在拉曼光谱及表面增强拉曼光谱技术中的应用为主要内容,完成了以下两方面的工作：首先,应用一步电化学沉积工艺在ITO玻璃上制备了铜铟硒(CuInSe2)薄膜,并通过拉曼光谱对得到的薄膜进行了全面系统的分析。从光谱中的拉曼特征峰可以判断,生成的薄膜具有黄铜矿晶体结构；同时,对于由沉积电位改变和退火处理导致的其他二元相的生成及晶化率的变化等情况,都可以通过拉曼光谱清晰准确地观察到,并且变化的程度也灵敏地反映在光谱中。其次,应用水溶液法在(100)取向的单晶硅片上生长了由规则六边形氧化锌(ZnO)纳米片叠加形成的薄膜,之后在其表面修饰银作为新型的表面增强拉曼散射衬底。修饰银分为溅射银膜和光还原银粒子两种手段。以荧光大分子罗丹明6G(R6G)作为探针分子,通过对不同银膜厚度和银粒子衬底的表面形貌及其拉曼光谱的分析,证明了这两种衬底都具有高效的表面增强拉曼散射活性,但增强效果有着差别,而不同的银膜厚度同样对衬底的增强效果有着影响。同时,通过拉曼1mapping扫描表明衬底表面的拉曼“热点”分布均匀。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 拉曼光谱的发现与发展
• 1.2 半导体材料的发展和意义
• 1.2.1 太阳能电池的发展及其分类
• 1.2.2 氧化锌材料的特性及其应用前景
• 1.3 本论文的主要内容及研究目的
• 2 拉曼光谱的基本原理及相关技术
• 2.1 拉曼散射的介绍
• 2.1.1 光与物质相互作用的情况
• 2.1.2 拉曼散射的经典理论解释
• 2.1.3 拉曼散射的量子理论解释
• 2.2 拉曼光谱的特点
• 2.3 表面增强拉曼散射
• 2.3.1 表面增强拉曼散射的物理模型解释
• 2.3.2 表面增强拉曼散射的化学模型解释
• 2.4 拉曼光谱仪介绍
• 2.5 拉曼光谱的应用
• 2.5.1 拉曼光谱在物质材料研究中的应用
• 2.5.2 拉曼光谱在生物医学中的应用
• 2.5.3 拉曼光谱在食品和环境方面的应用
• 2.5.4 拉曼光谱在地质和考古方面的应用
• 3 拉曼光谱在CIS薄膜材料中的应用
• 3.1 CIS薄膜材料简介
• 3.1.1 CIS电池的发展及现状
• 3.1.2 CIS薄膜电池的基本结构
• 3.1.3 CIS吸收层的制备工艺
• 3.2 电化学沉积法制备CIS薄膜
• 3.2.1 实验试剂及设备
• 3.2.2 CIS薄膜的生长
• 3.3 CIS薄膜的拉曼研究
• 3.3.1 退火对CIS薄膜的影响
• 3.3.2 沉积电位对CIS薄膜的影响
• 3.3.3 正反斯托克斯的比较
• 3.4 本章小结
• 4 ZnO镀银法制备SERS衬底
• 4.1 表面增强拉曼散射衬底的发展
• 4.2 ZnO材料简介
• 4.3 实验制备SERS活性衬底
• 4.3.1 实验试剂及设备
• 4.3.2 水溶液法生长ZnO薄膜
• 4.3.3 ZnO薄膜表面的银修饰
• 4.4 衬底的拉曼增强分析
• 4.4.1 拉曼测试参数的确定
• 4.4.2 银膜厚度对增强效果的影响
• 4.4.3 ZnO薄膜表面生长银粒子的SERS效应
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢