自组装纳米颗粒单层膜／溅射薄膜异质结构的制备与磁光性质的研究

Self-assembled monolayers of nanoparticles can be used as functional layers in a variety of thin film devices.However, the heterostructure between nanoparticle monolayers and sputtered thin films have not been systematically studied from fabrication to fundamental properties. In this project, we will investigate the fabrication of the heterostructures by using gold and cobalt naoparticle monolayers. We will control the morphologies of deposited thin films by the periodic structures of nanoparticle arrays. By this project,we will shed light on the growth and fundamental properties of nanoparticle monolayers/sputtered thin film heterostructures, preparing us to move toward the application of nanoparticle monolayers in multilayer thin film devices.

自组装的纳米颗粒单层膜可以被当着功能薄膜使用在多种薄膜器件中。然而纳米颗粒单层膜与其他薄膜形成的异质结构从制备到基本性质还未被系统的研究过。在此项目中,我们将以金和钴纳米颗粒单层膜为例研究异质结构的制备。我们将通过纳米颗粒单层膜的周期性结构来控制溅射薄膜的生长形貌。我们还将研究异质结构中溅射薄膜的性质、厚度和耦合方式对纳米颗粒单层膜的磁学和光学性质的影响。通过这个项目，我们将初步了解纳米颗粒单层膜与溅射薄膜异质结构的制备和基本性质，为纳米颗粒单层膜在多层薄膜器件中的应用做前期的准备工作。

该项目研究自组装纳米颗粒/功能薄膜复合异质结构的制备以及其磁学和光学性质。在该项目的支持之下，我们利用基底的表面性质控制纳米颗粒的自组装，发明了制备超大面积的形状和各向异性可控的纳米颗粒晶体阵列的方法，研究了磁性纳米颗粒晶体的磁晶各向异性和形状各向异性对纳米颗粒晶体磁学性质的影响；研究了大面积自组装的金纳米颗粒单层膜对下层半导体材料光电性能的影响，利用金纳米颗粒单层膜的表面等离子体共振而引发的半导体光生载流子的增加，将太赫兹波半导体调制器的调制深度提高了一个数量级而未引入新的插入损耗；最后我们探讨了VO2薄膜的生长和电致和光致相变。基于本项目研究工作的开展，共发表SCI论文8篇，其中ESI高引论文一篇，申请国家发明专利2项，并获得了一项教育部自然科学二等奖。