Синтез и оптические свойства метаматериалов с металлическими наночастицами

• Автор: Степанов, Андрей Львович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 306 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
1.1. Подготовка образцов и техника ионной имплантации
1.2. Методика лазерного и термического отжига диэлектриков
с металлическими наночастицамн
1.3. Методика синтеза металлических наночастиц в полимере, находящемся
в вязкотекучем состоянии
1.4. Методика формирования металлических наночастиц кластерно-лучевым осаждением
1.5. Методы исследования физических свойств композиционных материалов
с металлическими наночастицами
1.5.1. Определение структурных характеристик
1.5.2. Методика исследования оптических абсорбционных свойств
1.5.3. Методы исследования нелинейно-оптических свойств
ГЛАВА 2. СИНТЕЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАНОЧАСТИЦ ИОННОЙ
ИМПЛАНТАЦИЕЙ
2.1. Распределение по глубине имплантированных атомов при облучении многокомпонентных материалов
2.2. Ионный синтез металлических наночастиц
2.2.1. Особенности ионной имплантации при низких энергиях
2.2.2. Высокодозовая имплантация ионов меди в различные матрицы
2.2.3. Особенности оптического отражения диэлектрика с ионно-синтезированными наночастицами металла
2.3. Влияние температуры облучаемой матрицы на образование наночастиц металла при ионной имплантации
2.3.1. Распределение имплантируемой примеси по глубине при различных
температурах матрицы

2.3.2. Влияние температуры облучаемого силикатного стекла
на формирование наночастиц серебра
2.3.3. Влияние толщины облучаемых диэлектрических подложек
на температурные условия синтеза металлических наночастиц
2.4. Влияние плотности тока в ионном пучке на образование металлических
наночастиц при низкоэнергетической имплантации
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ЛАЗЕРНЫЙ ОТЖИГ ДИЭЛЕКТРИКОВ С ИОННО-СИНТЕЗИРОВАННЫМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ НАНОЧАСТИЦАМИ
3.1. Лазерный отжиг натриево-кальциевого силикатного стекла
с наночастицами серебра
3.1.1. Взаимодействие мощных импульсов излучения зксимерного лазера
с силикатным стеклом, содержащим наночастицы серебра
3.1.2. Модификация ионно-синтезированных наночастиц серебра в натриевокальциевом стекле в зависимости от числа лазерных импульсов
3.1.3. Совместный лазерный и термический отжиг силикатного стекла
с наночастицами серебра
3.2. Лазерный отжиг кварцевого стекла с наночастицами меди
3.3. Лазерный отжиг сапфира с наночастицами меди
Выводы по главе
ГЛАВА 4. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МЕТАМАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ
ПОЛИМЕРОВ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ НАНОЧАСТИЦАМИ
4.1. Синтез наночастиц серебра при вакуумном осаждении металла
на эпоксидную смолу, находящуюся в вязкотекучем состоянии
4.2. Особенности экстинкции металлических наночастиц, синтезированных
в полимерной матрице ионной имплантацией
4.3. Ионный синтез наночастиц серебра в вязкотекучей эпоксидной смоле . 181 Выводы по главе
ГЛАВА 5. НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МЕТАМАТЕРИАЛОВ С ИОННО-СИНТЕЗИРОВАННЫМИ
МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ НАНОЧАСТИЦАМИ
5.1. Оптические нелинейности металлических наночастиц
5.2. Нелинейно-оптические свойства ионно-синтезированных наночастиц золота, меди и серебра в ближнем ИК-диапазоне
5.2.1. Определение нелинейно-оптических свойств по пропусканию
5.2.2. Определение нелинейно-оптических свойств по отражению
5.3. Нелинейно-оптические свойства ионно-синтезированных наночастиц меди и серебра в видимой области спектра
5.4. Нелинейно-оптические свойства ионно-синтезированных наночастиц меди и серебра в ближне-ультрафиолетовой области спектра
Выводы по главе
ГЛАВА 6. СИНТЕЗ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИТТРИЕВЫХ
НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
6.1. Кластерно-лучевой синтез наночастиц иттрия
6.2. Формирование гидрированных наночастиц иттрия
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
АВТОРСКИЙ СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

приповерхностного слоя материала проводился на растровом сканирующем электронном микроскопе РЭММА-202М с энергодисперсионным анализатором.
Микротопографические изображения поверхностей образцов были получены с помощью сканирующих зондовых микроскопов National Instruments Dimension 3000 и Solver-P4 в режиме атомно-силовой микроскопии (ACM). Установки работали в колебательной моде, амплитуда колебаний микрозонда вблизи своей резонансной частоты выбиралась от 10 до 100 нм. Вертикальное смещение чувствительного зонда в микроскопе при построчном сканировании поверхности образца регистрировалось посредством лазерного луча низкой интенсивности, отражающегося от анализирующей иглы. Профиль поверхности формировался при кратковременном касании поверхности иглой («tapping mode»). Площадь сканирования образца составляла 2x2 мкм2. Измерения проводились на воздухе.
1.5.2. Методика исследования оптических абсорбционных свойств
[А79, А80, А83]
Спектры оптического пропускания и поглощения регистрировались в видимой и ближней инфракрасной области спектра от 200 до 1200 нм на двухлучевых спектрофотометрах Hitachi-ЗЗО и Perkin Elmer Lambda 19. В ряде измерений в канале сравнения для компенсации поглощения матрицы помещались подложки эквивалентной толщины, но не содержащие МН. Оптические спектры отражения были измерены при нормальном падении света на образец на однолучевой установке Monolight на базе спектрометра MSC 400 (Zeiss) в интервале длин волн от 300 до 800 нм при комнатной температуре. Отражение измерялось как со стороны имплантированной поверхности образца, так и его обратной необлученной стороны.
Анализ экспериментальных спектров проводился путем их сопоставления с моделируемыми спектрами. Как известно [10], размер ионно-синтезированных МН, как минимум, на порядок величины меньше длины волны света. Поэтому