硅纳米洞/线的制备及应用于SERS基底的研究

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一维硅纳米材料由于其进入纳米尺度后具有了纳米材料的独特效应,并且表现出好的热、光、电学等优异特性,它所具有的独特的半导体性质使其成为微纳电子器件潜在材料之一,受到学术界越来越多的关注。本论文采用金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米孔洞和硅纳米线,并以硅纳米线为衬底制备了金属以及金属复合结构/硅纳米线阵列,并探究了其对R6G的SERS效应。本论文的主要研究结果如下:一、硅纳米孔洞的制备及工艺参数的影响。探究了镀银时间和硝酸银浓度,以及真空退火对银纳米颗粒的影响;银颗粒的形貌和与刻蚀后的硅纳米孔洞的关系;重力、离心力都对刻蚀方向没有影响;H202浓度的增大和离心力都可分别加速刻蚀反应速度;在小体积状态下,刻蚀速率会随着刻蚀液体积的增加而增加,并且当刻蚀液的体积达到10m1后,刻蚀结构由纳米孔洞变成了“孔+线”纳米结构。二、硅纳米线的制备及工艺参数的影响。通过改变硅片的电阻率,刻蚀时间以及氢氟酸浓度得出了最优化的制备参数:镀银溶液为4.6Mol/L的HF和0.01Mol/L的AgNO3混合液;镀银时间为1.2min,刻蚀溶液为10%.15%HF和1%H2O2混合溶液,温度70℃,刻蚀时间为40min;发现硅片的电阻率、刻蚀时间、HF浓度分别与硅纳米线的长度成正相关。三、硅纳米线阵列结构和金属以及金属复合结构的复合材料的SERS效应。研究了金属以及金属复合结构/硅纳米线阵列(Ag/SiNWs、Au/SiNWs、 Ag-Au/SiNWs)作为活性基底对R6G的SERS效应,发现SiNWs对R6G没有SERS效应或者效应很弱;而SiNWs上附着的银或金纳米颗粒或者Ag-Au核壳结构能显著地提高拉曼信号,在他们各自的最佳状态下Ag-Au/SiNWs的SERS信号最强,Ag/SiNWs的SERS信号次之,Au/SiNWs的SERS信号最差。
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