Курсовая работа студента 5-го курса 1-ой группы физико–технического факультета дневного отделения Манжела Александра Николаевича
Научный руководитель:
Василюк Генадий Тимофеевич
Гродно 2001
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
Возможно вы искали - Реферат: Муковиматхо
1. Техника и методика эксперимента и расчета 4
2. Морфология и спектры оптической плотности пленок серебра 5
3. взаимосвязь оптических характеристик и параметров шероховатости поверхности пленок серебра 7
ВЫВОДЫ 14
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 15
Введение
Похожий материал - Реферат: Навчальний експеримент у системі вивчення фізики в середній школі
В спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) света в качестве ГКР- активных поверхностей (субстратов) широко применяются пленки серебра (ПС), получаемые методом вакуумного напыления металла на стеклянные подложки и характеризующиеся высоким коэффициентом усиления КР [1-7]. Наиболее критическими параметрами, ограничивающими использование таких субстратов в аналитических и физико- химических приложениях, являются:
-быстрая (за 10- 12 часов после напыления) деградация КР-усилительных свойств, объясняемая окислением кластеров серебра, образующих микроскопические дефекты поверхности- адсорбционные центры для молекул аналита;
-нестабильность ПС в растворах некоторых органических растворителей (например, ацетонитрил);
-свойства поверхности ПС, препятствующие адсорбции молекул, обладающих положительно заряженными фрагментами и, следовательно, делающие невозможным их изучение методами ГКР;
-нарушение структуры адсорбированных молекул благодаря сильным (часто химическим) взаимодействиям между молекулами и поверхностью.
Очень интересно - Реферат: Назначение и область применения лазеров
Известно также, что стабильность, адсорбционные и оптические свойства ПС определяются морфологией ее поверхности.
В настоящей работе методами математической статистики (корреляционного и факторного анализов) изучена взаимосвязь оптических характеристик пленок серебра (ПС) с параметрами их поверхности.
1. Техника и методика эксперимента и расчета.
Пленки серебра получены путем вакуумного (р<10-5 Торр) напыления серебра на стеклянные подложки со скоростью 0.04 нмс в рабочей камере вакуумного поста ВУП-5. Термический отжиг пленок проводили на воздухе (в муфельной печи) при температуре до 350°С [8].
Для регистрации спектров оптической плотности использовался спектрометр SPECORD UV-VIS (Carl Zeiss). Контроль за структурой поверхности пленок осуществлялся с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ) фирмы “Нанотехнология” (Москва). Все измерения выполнены при комнатной температуре.
Проанализировано 40 образцов ПС с различными спектрами оптической плотности. Статистическая обработка результатов эксперимента проводилась методами корреляционного и факторного анализов с использованием специализированного программного пакета. Факторный анализ проводился методом главных компонент, в котором в качестве критерия оптимальности используют минимум расхождения между ковариационной матрицей исходных признаков и той, которая получается после оценки нагрузок (мера “расхождения” двух матриц в данном случае есть евклидова норма их разности).
2. Морфология и спектры оптической плотности пленок серебра.
Вам будет интересно - Реферат: Наука в серебряном веке
Структура поверхности ПС зависит от условий их приготовления (скорости напыления, температуры подложки, материалов пленки и подложки и процедуры термической обработки после напыления пленки) [9-11].
Изучение морфологии используемых в наших исследованиях пленок серебра методами атомно-силовой микроскопии показывает, что исходные (неотожженные) пленки серебра представляют собой сплошную пленку толщиной 10…15 нм со случайными шероховатостями высотой 0.1…5 нм (рис.1.1, 1.2). В результате отжига поверхность пленки преобразуется в квазипериодическую островковую структуру с полуэллипсоидальными островками высотой 40…80 нм и сглаженными наноразмерными шероховатостями (рис.1.3, 1.4), а также с улучшенными адсорбционными свойствами по отношению к положительно заряженным фрагментам адсорбатов [12]. Шероховатости поверхности пленки могут быть охарактеризованы поперечными взаимно ортогональными размерами A и B , а также высотой кластеров Hreal . Форма частиц оценивалась отношением (R) высоты (Hreal ) к поперечному размеру (B) (R = Hreal /B), а также отношением (L) главного поперечного размера (A) к ортогональному ему размеру (B) (L = A/B).
Рис. 1. АСМ изображения (1, 3) и сечение в плоскости ZУ (2, 4) исходной (1, 2) и отожженной (3, 4) ПС. Разрешение АСМ: 0.5 нм.
Оптические характеристики и КР-усилительные свойства ПС определяются, главным образом, структурой их поверхности.
Так, спектры оптической плотности ПС определяются, в основном, возбуждением на металлических шероховатостях поверхностных плазменных резонансов [12].
Похожий материал - Реферат: Некоторые парадоксы теории относительности
В результате термической модификации наблюдается ~300нм гипсохромный сдвиг максимума полосы оптической плотности (рис.2), соответствующей возбуждению “плоскостных” мод поверхностных плазмонов, и ее сужение [12, 13]. Кроме того, после отжига (ведущего к увеличению высоты островков) появляется новая (~350нм) полоса, соответствующая нормальной компоненте плазмонных осцилляций.
Рис. 2. Спектры оптической полотности ПС:исходной (1); отожженной при 125°С (2), при 175°С (3), при 225°С (4), при 350°С (5).
3. взаимосвязь оптических характеристик и параметров шероховатости поверхности пленок серебра.
Экспериментальные данные об оптических параметрах 40 образцов ПС, полученные из спектров оптической плотности (максимальное значение оптической плотности Dmax , значение ее Dexc на длине волны возбуждения lexc , длина волны lmax в максимуме оптической плотности, полуширина полосы оптической плотности Dl/2, “отстройка” длины волны возбуждения lmax -lexc , произведения и отношения этих параметров- Dmax (Dl/2), Dmax /(Dl/2), Dexc /(Dl/2), Dmax /(Dl/2)(lmax -lexc )), и средние значения параметров шероховатости поверхности этих ПС (максимальная высота Hmax , реальная высота Hreal , поперечные размеры A и B, минимальное расстояние между островками Dist, коэффициенты формы островков Hreal /A, Hreal /B, A/B), полученные из АСМ-изображений, сведены в (табл. 1).
С применением метода корреляционного анализа из программного пакета STATISTICA for Windows были рассчитаны коэффициенты линейной корреляции оптических параметров ПС с результатами АСМ-изучения поверхности пленок (табл. 2).