论文摘要
论文围绕离子注入透明绝缘材料中纳米颗粒的合成、表征与调控开展了相应研究，主要内容与结果如下：⑴对30keV的C离子以不同剂量注入的有机玻璃样品进行了结构、光致发光（PL）和光反射特性的研究，结果表明：样品的PL强度不随C离子剂量单调变化；样品的PL响应与氢化无定形C纳米颗粒的形成及其构型变化有关；由于注入层的结构变化，样品的光反射率既与波长有关，也与C离子剂量有关。⑵对45keV的Cu和Zn离子以相同剂量（1×1017cm-2）顺序注入的SiO2样品进行N2气氛中500°C退火，成功地合成了CuZn合金纳米颗粒，其表面等离子体共振（SPR）峰位于515nm处。600°C退火导致合金纳米颗粒分解，并在基底中形成Cu纳米颗粒，相应的SPR峰出现在574nm处。由于Cu+溶质的激发，退火后的样品表现出弱的荧光发射特性，PL峰位于558nm附近。⑶用50keV的Zn离子和35keV的Ag离子按不同顺序注入SiO2可以合成不同种类的金属纳米颗粒。在先Zn后Ag注入的样品中所合成的为Ag纳米颗粒，由于成核点的增加和Ag注入子的沉积增强过程，这些Ag纳米颗粒具有较高的体积分数、较小的尺寸和较窄的尺寸分布以及改善了的介电环境，因此，样品在435nm处呈现出一个很强的SPR峰，改变Zn离子剂量对SPR峰的影响不大。在先Ag后Zn注入的样品中所合成的为Ag、Zn单质和Ag–Zn合金纳米颗粒的混合物，对应的吸收带出现在260–550nm之间。⑷对45keV的Cu离子以1×1017cm-2剂量注入的SiO2样品，分别用500keV的Xe和Ar离子辐照，以改善Cu纳米颗粒的尺寸和空间分布以及样品的光吸收特性。结果表明：剂量为2×1016cm-2的Xe离子辐照后，Cu纳米颗粒的平均直径从7.3nm增加到8.5nm，高密度的大尺寸Cu纳米颗粒几乎排列在相同的深度，该深度远远超出了Cu离子的投影射程；一个临界的Xe离子剂量大约为1×1016cm-2；在相同能量和剂量下，Xe离子辐照比Ar离子辐照具有更好的改性效果。⑸提出并实践了一种两阶段处理方法，即先用500keV的Xe离子以1×1016cm-2剂量进行辐照，再用21keV的Ag离子以2×1016cm-2剂量进行注入，目的是在SiO2中合成准二维排列的Ag纳米颗粒，并同时抑制Ag注入子的溅射损失。实验结果不仅证实了上述方法的可行性和有效性，而且还表明Ag纳米颗粒的多晶化也是影响复合材料光吸收特性的一个重要参数。