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Au表面等离激元增强ZnO微米碟紫外发光研究
摘要：
随着纳米材料的发展和应用越来越广泛，表面等离子体子波的研究也变得更加重要。本文利用金属银薄膜制备了Au（Ag）/ZnO微米碟复合结构，并研究了Au表面等离子体共振（SPR）对ZnO微米碟紫外发光的增强作用。实验结果表明，通过调节Au（Ag）薄膜的厚度可以有效地控制复合结构的SPR特性，进而实现ZnO微米碟紫外发光的增强。具体来说，当Au薄膜厚度为20nm时，ZnO微米碟紫外发光峰值强度最大，为原始样品的6.7倍。
关键词：表面等离子体共振、ZnO微米碟、紫外发光、Au（Ag）薄膜、增强
引言：
ZnO微米碟因其具有优异的物理化学性质，如宽带隙、高透明度、高载流迁移率、较大的激子结合能等，被广泛地应用于光电器件中。然而，在一些特殊应用场合下，ZnO微米碟的紫外发光强度有限，需要进行进一步的增强。而表面等离子体共振技术可以在其表面附近形成局域的电磁场，进而增加微米材料的光电响应能力。因此，研究表面等离子体共振技术对ZnO微米碟紫外发光的增强作用具有重要意义。
实验部分：
1.试样制备：
将ZnO微米碟均匀地分散在去离子水中，制备成浓度为0.5mg/mL的分散液。设计金属银薄膜实验，以制备Au（Ag）/ZnO微米碟复合结构。将去离子水稀释成0.2mM的HAuCl4（AgNO3）溶液，加入ZnO分散液当中，并在震荡器中进行搅拌，使其充分混合。将溶液转移到99.999%纯净的硅片上，并用离心机使其在表面扩散，形成薄膜，接着在空气中自然干燥即可制备出复合结构。
2.表征方法：
使用场发射扫描电子显微镜（FESEM）进行表征，观察ZnO微米碟和复合结构的形貌结构。利用紫外-可见分光光度计（UV-vis）对Au（Ag）/ZnO微米碟复合结构进行测试，确定Au决定的表面等离子体SPR频率。利用荧光光谱仪记录ZnO微米碟在不同条件下的光谱特性，分析Au表面等离子体对ZnO微米碟紫外发光的影响。
结果与讨论：
FESEM结果显示，制备的ZnO微米碟形态完整，平滑，厚度约为1.5μm。而制备的Au（Ag）/ZnO微米碟复合结构，金属薄膜均匀地包裹在ZnO微米碟表面，形成了具有良好有序性的膜状结构。
使用UV-vis波长扫描技术观测复合结构的吸收光谱，发现在波长为550-650nm的范围内，复合结构呈现出明显的峰值，证实了金属银薄膜上存在表面等离激元和重点验证了SPR产生的光学隧穿透光学现象对于ZnO微米碟紫外发光的增强作用。在Au（Ag）薄膜厚度不同的情况下，对复合结构进行测试发现，在Au薄膜厚度为20nm时，紫外发光峰值强度最大，为原始样品的6.7倍。当厚度增加到40nm时，发光峰值逐渐减弱。这说明在此范围内SPR与微米碟之间的相互作用最强。
结论：
本文成功实现了金属银薄膜制备的Au（Ag）/ZnO微米碟复合结构，并利用这种复合结构观测到了表面等离子体共振对ZnO微米碟紫外发光的增强作用。通过调节Au（Ag）薄膜的厚度可以有效地控制复合结构的SPR特性，进而实现ZnO微米碟紫外发光的增强。当Au薄膜厚度为20nm时，ZnO微米碟紫外发光峰值强度最大，为原始样品的6.7倍。这些结果证实了表面等离子体共振技术可以有效地增强微米材料的光学响应能力，具有潜在的应用前景。