基于金属氧化物/贵金属复合纳米晶中贵金属等离子体吸收的光存储性质研究

本课题拟采用磁控共溅射技术生长金属氧化物/贵金属（MxOy/N; M=Zn, Ti; N=Ag, Au）复合纳米晶薄膜；通过控制贵金属纳米晶形貌、尺寸和分布以拓宽和增强金属纳米晶的表面等离子体吸收谱带；利用N金属颗粒等离子体吸收引起电子跃迁，跨越MxOy/N异质结界面并被MxOy缺陷态俘获而形成的光谱烧孔特性，实现多波长写入并可热（光）擦除的全息光存储。研究MxOy/N薄膜组分及微结构对光存储性能的影响；研究光栅写入/擦除的机制及动力学过程。通过对金属氧化物MxOy进行施（受）主掺杂，调节其费米能级位置，从而改变MxOy/N异质结界面能带结构和接触势垒高度，实现对易失性和非易失性光存储的调控。本课题为深入研究N金属等离子体吸收带与MxOy的电荷转移性质具有重要意义，为探索高性能光存储材料开辟了新途径，是信息科学中的前沿课题。

本课题采用磁控共溅射技术及紫外光催化还原法获得了不同粒径贵金属粒子及不同分布密度的金属氧化物/贵金属（MxOy/N; M=Zn, Ti; N=Ag, Au）复合纳米晶薄膜。通过控制贵金属纳米晶形貌、尺寸和分布，拓宽和增强了金属纳米晶的表面等离子体吸收谱带。在给定可见波长激发下，银纳米粒子在氧化钛多孔薄膜中的光溶解过程与激光偏振态密切相关。Ag/TiO2薄膜的光致变色速率、光栅衍射效率以及光栅响应时间特性强烈依赖于银粒子的尺寸分布。深入研究了Ag/TiO2纳米复合薄膜的全息存储的偏振依赖特性，结合Ag离子光迁移、Ag纳米粒子光散射等过程，合理解释了不同偏振模式下的纳米复合膜的全息光栅生长微观机制。研究了掺钨的Ag/TiO2薄膜光致变色特性，通过调节TiO2费米能级位置，提升了该纳米复合薄膜的光响应速度，为该体系的纳米复合薄膜光存储实用化提供了依据。