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不连续金属薄膜和纳米颗粒的光学吸收特性及其理论研究

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:不连续金属薄膜和其他纳米颗粒聚合物的光学吸收峰值取决于其结构,这已经被充分证明,并有很多这方面的文献。此后,Bruggeman[83]和Da-vid[84]在20世纪30年代及Schopper[85]在1951年陆续发展和补充了该理论,20世纪70年代有效介质理论[86]逐渐成熟。Doremus把溶胶、金属陶瓷[103,104]及不连续的金薄膜[105]中银纳米颗粒和金纳米颗粒的光学性质与Mie理论进行对比,结果却发现MG理论正确地预测了光学吸收峰值的位置,而其吸收宽度取决于纳米颗粒的平均自由程极限[7,105]。

不连续金属薄膜和纳米颗粒的光学吸收特性及其理论研究

不连续金属薄膜和其他纳米颗粒聚合物的光学吸收峰值取决于其结构,这已经被充分证明,并有很多这方面的文献(如参考文献[74,75])。随着银聚合物溶液内纳米颗粒的形状或pH值改变,溶液会从黄色变为蓝色,而加温退火会改变不连续铜薄膜的结构,并使其颜色从蓝色变为绿色[77]。这些现象不大可能影响到电子封装,除非电子封装涉及光学互连系统。本文论述这些现象只是为了指出纳米科技已经出现很久了,其历史可追溯至Faraday[78]和Rayleigh[79]。他们早在19世纪初就正确地认为金玻璃、金箔、水悬浮液的颜色与纳米颗粒的尺寸有关。20世纪初,Maxwell Garnett(MG)[80,81]和Mie[82]从球形金属纳米颗粒内电子共振的角度,第一次提出了该领域正式的理论,即有效介质理论。此后,Bruggeman[83]和Da-vid[84]在20世纪30年代及Schopper[85]在1951年陆续发展和补充了该理论,20世纪70年代有效介质理论[86]逐渐成熟。

Yamaguchi等人[87]及Niklasson和Craighead[88]都已证明,把不连续薄膜中的纳米颗粒视为扁球形(其短轴垂直于基底)而不是球形时,实验结果和理论预测能更加吻合。类似地,Norrman等人[89,90]也修改了适用于扁球形(长轴平行于基底)的MG理论。而Grangvist和Hunderi[91]在细致考虑两种理论后,认为如果理论预测要与实验结果匹配,则必须采用更复杂的混合形状来描述纳米颗粒。(www.xing528.com)

对不连续金属薄膜[92-96]金属陶瓷[97-99]及其他一些胶状形式[100-102],分别用MG理论[92-95,97,98,102]和Mie理论[96,98,100-102]跟实验做了对比。Doremus把溶胶、金属陶瓷[103,104]及不连续的金薄膜[105]中银纳米颗粒和金纳米颗粒的光学性质与Mie理论进行对比,结果却发现MG理论正确地预测了光学吸收峰值的位置,而其吸收宽度取决于纳米颗粒的平均自由程极限[7,105]。其他学者认为,理论与实验存在偏差是因为理论不恰当地使用了大块材料的参数。

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