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银纳米颗粒的制备及特性研究

作　者: 李宁
导　师: 高斐
学　校: 陕西师范大学
专　业: 光学
关键词: 银纳米颗粒银镜反应热蒸发退火光散射
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本论文包括两部分：第一部分研究了用银镜反应及退火制备银纳米颗粒。该部分分为两组,第一组用不同浓度的硝酸银溶液制备厚度不同的银纳米薄膜,将已沉积的纳米薄膜在N2气氛下500℃退火1小时形成银纳米颗粒；第二组将已沉积的一组银纳米薄膜在不同退火温度下制备银纳米颗粒。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了银纳米颗粒的结构特性,用光散射仪研究了银纳米颗粒的光散射特性。第二部分研究了用热蒸发及退火制备银纳米颗粒。采用真空热蒸发在玻璃衬底上蒸镀一层厚度为32nm的银膜,并在N2气氛中不同退火温度下制备银纳米颗粒。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和光散射仪研究了银纳米颗粒的结晶程度、形貌以及光散射特性。本论文得出如下结论：1.XRD研究结果表明,通过银镜反应制备的银纳米颗粒为面心立方结构,无其它杂质峰出现,用浓度为0.06mol/L的硝酸银溶液,并在600℃退火制备的银纳米颗粒结晶性最好；2.通过降低硝酸银的浓度可以降低银薄膜的厚度,硝酸银的浓度和制备的银纳米薄膜厚度呈线性关系；3.前散射特性表明,用浓度为0.06mol/L的硝酸银、退火温度为400℃制备的银纳米颗粒对光的散射较强,颗粒大小集中在250nm左右；4.背散射特性表明,散射角小于40°时,用浓度为0.04mol/L的硝酸银制备的银纳米颗粒对光的散射较强,大小集中在295nm左右；当散射角大于40°时,用浓度为0.06mol/L的硝酸银制备的银纳米颗粒对光的散射较强,大小集中在300nm左右；5.对于真空热蒸发及退火制备的银纳米颗粒,在退火温度为500℃时,其结晶性最好；6.随着退火温度的提高,沉积的银纳米薄膜从连续状变为分离状,在退火温度大于400℃时,才会形成完全分离的半球状银纳米颗粒；7.对于热蒸发及退火制备的银纳米颗粒,前散射特性表明,当散射角小于40°时,300℃退火制备的银纳米颗粒对光的散射较强,此时银纳米颗粒呈团状,其平均高度为110nm；散射角大于40°时,400℃退火制备的银纳米颗粒对光的散射较强；8.背散射特性表明,在散射角小于25°时,300℃退火制备的银纳米颗粒对光的散射较强,在散射角大于25°时,400℃退火制备的银纳米颗粒对光的散射较强,颗粒大小集中在360nm左右,平均高度约为250nm。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-19
  1.1 薄膜太阳能电池概述  9-16
    1.1.1 太阳能发电的优点  9
    1.1.2 太阳能电池的基本原理  9-10
    1.1.3 薄膜太阳能电池的种类  10-13
    1.1.4 非晶硅薄膜太阳能电池的结构  13-15
    1.1.5 提高薄膜太阳能电池效率的陷光结构  15
    1.1.6 银纳米颗粒提高太阳能电池效率的研究现状  15-16
  1.2 本论文的研究内容及意义  16-19
第二章表征方法及光散射理论  19-35
  2.1 样品的表征方法  19-23
    2.1.1 台阶仪  19-20
    2.1.2 X射线衍射仪  20-21
    2.1.3 扫描电子显微镜  21-22
    2.1.4 原子力显微镜  22-23
  2.2 太阳能电池中的散射体及散射理论  23-27
    2.2.1 表面织构散射理论  23-25
    2.2.2 金属纳米颗粒散射理论  25-27
  2.3 FDTD的基本原理  27-33
    2.3.1 麦克斯韦方程的离散形式  27-30
    2.3.2 数值稳定性和吸收边界条件  30-32
    2.3.3 FDTD中常用的激励源与近远场外推  32
    2.3.4 FDTD计算流程  32-33
  2.4 本章小结  33-35
第三章用银镜反应和退火制备银纳米颗粒及其特性研究  35-51
  3.1 银纳米颗粒的制备  35-37
    3.1.1 衬底的清洗  35
    3.1.2 溶液的配置  35-36
    3.1.3 银薄膜的沉积与退火  36-37
  3.2 银纳米薄膜的形成与表征  37
  3.3 银纳米颗粒的结构特性  37-43
    3.3.1 XRD测试结果与分析  38-39
    3.3.2 SEM测试结果与分析  39-43
  3.4 银纳米颗粒的光散射特性  43-48
    3.4.1 光散射仪测试装置  43-44
    3.4.2 前散射特性与分析  44-45
    3.4.3 背散射特性与分析  45-48
  3.5 本章小结  48-51
第四章用热蒸发和退火制备银纳米颗粒及其特性研究  51-63
  4.1 银纳米颗粒的制备  51-53
    4.1.0 真空热蒸发原理  51-52
    4.1.1 衬底的清洗及蒸发源的准备  52
    4.1.2 银薄膜的沉积与退火  52-53
  4.2 银纳米颗粒的结构特性  53-58
    4.2.1 XRD测试结果与分析  53-54
    4.2.2 SEM测试结果与分析  54-56
    4.2.3 AFM测试结果与分析  56-58
  4.3 银纳米颗粒的光散射特性  58-59
    4.3.1 前散射特性与分析  58-59
    4.3.2 背散射特性与分析  59
  4.4 FDTD仿真  59-62
    4.4.1 FDTD仿真结构  59-60
    4.4.2 FDTD仿真结果与分析  60-62
  4.5 本章小结  62-63
第五章结论  63-65
参考文献  65-71
致谢  71-73
攻读学位期间的研究成果  73

银纳米颗粒的制备及特性研究

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