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金属/介质(半导体)复合团簇薄膜的表征及性能研究
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2016
  • 中图分类:
    TB43
  • 关键词:
  • 成果简介:
    作为一类新型的功能薄膜材料,由金属团簇弥散于介质(半导体)基体中所构成的金属/介质(半导体)复合团簇薄膜,由于金属团簇的小尺寸效应和量子尺寸效应所引起的能带、能级结构变化,使得这类薄膜具有许多独特的光学和电学性质,如选择性表面等离子体共振吸收、高三阶光学非线性系数、量子限域效应以及光学双稳态特性等,在光电子、微电子、光存储器、传感器等高新科技领域有着十分广阔的应用前景。因此,对金属/介质(半导体)复合团簇薄膜的研究一直是材料科学研究中的重要前沿领域。该项目对金属/介质(半导体)复合团簇薄膜制备及表征中的关键科学问题进行了凝练并展开研究。研究了由金属(Au, Ag, Cu)团簇和介质/半导体(MgF<,2>,SiO<,2>,TiO<,2>,Al<,2>O<,3>,ZnS,ZnO)基体构成的系列金属/介质(半导体)复合团簇薄膜的特殊制备技术、复杂微结构以及光电特性的表征。采用自制高精度复合靶射频磁控溅射+氮气保护退火技术,解决了复合薄膜的制备过程中金属组分、金属团簇形状分布、尺寸分布和空间分布均匀性难以控制的问题,制备了微结构基本可控、重复性好、光电性能基本稳定的系列金属/介质(半导体)复合团簇薄膜;运用多重分形理论对复合团簇薄膜的复杂微结构进行了定量分析,求出表征复合团簇薄膜体系非规则微结构的分形参数,形成了一种普适的金属/介质(半导体)复合团簇薄膜非规则复杂微结构定量表征方法;从实验上和理论上研究了所制备复合团簇薄膜的光电特性,将表征复合团簇薄膜非规则复杂微结构的分形参数引入现有的有效介质模型进行了修正,更准确地表达了金属/介质复合团簇薄膜的组分、微结构与其光电特性之间的关联;研究了金属/介质(半导体)复合团簇在光电子、传感器、光催化、太阳能电池等领域的应用。在金属/介质(半导体)复合团簇薄膜的特殊制备技术、复杂微结构以及光电性质的表征和评价以及金属/介质(半导体)复合团簇薄膜的器件应用等方面作出了创新性的工作,取得系列重要研究成果。该项目为应用基础研究,属材料科学研究的重要前沿领域。项目研究内容极具前瞻性,是亟待大力开拓的前沿研究领域。项目的研究成果具有重要的科学价值和广阔的应用前景。项目得到国家973计划“人工微结构材料集成与应用研究”子课题“人工微结构红外光电耦合材料”(编号:2013CB632705)、国家自然科学基金项目(编号:50642038,51072001)、安徽省自然科学基金项目(01044901)等资助。上述结果在国际有影响的刊物(如Progress in Materials Science, Applied Physics Letters,MaterialsChemistry and Physics, Applied Surface Science,Superlatticesand Microstructures等)发表SCI论文102篇,其中20篇主要论文被SCI/SCOPUS他引417次;出版专著“金属陶瓷薄膜及其在光电子技术中的应用”(科学出版社,2004,合著),“Handbook of InnovativeNanomaterials: From Synthesis and Applications”(Stanford Publishing Ltd,2012,合著)。论文专著被国际同行广泛关注,深受好评。
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