三維光子晶體由于其內部不同折射率介質材料的周期性排列,會產生禁止特定波長的光傳播的光子禁帶。通過改變光子晶體的結構參數(shù)對光子禁帶位置進行調諧實現(xiàn)對電磁波的調控。光子晶體產生的慢光效應和光子局域化被廣泛應用于增強熒光材料發(fā)光。半導體二維材料單層二硫化鉬（MoS₂）因其獨特的光電性能,被廣泛用于發(fā)光器件和電子柔性器件中。但是由于其厚度的限制,單層二硫化鉬的發(fā)光強度仍然較弱,因此,采取措施增強單層二硫化鉬的光致發(fā)光意義重大。主要利用光子晶體的禁帶作用增強單層二硫化鉬的光致發(fā)光,之后模擬仿真了光子晶體與金屬納米結構共同作用增強單層二硫化鉬的光致發(fā)光。首先,通過垂直沉降法制備出三維光子晶體結構,通過調整其結構參數(shù)調諧禁帶位置。再將通過化學氣相沉積法制備得到的單層二硫化鉬轉移到光子晶體表面,使二硫化鉬的吸收峰與光子晶體的禁帶反射峰重合。被局域在光子晶體表面的光子與二硫化鉬的激子發(fā)生能量轉移,產生Rabi分裂,單層二硫化鉬的激子濃度大大增加,進而增強其光致發(fā)光強度。將光子晶體與U型分裂環(huán)金屬納米結構陣列結合,通過FDTD模擬計算了U型分裂環(huán)的等離子體效應與光子晶體的禁帶共同作用... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

反蛋白石光子晶體增強TNT檢測靈敏度對生物溶液特別是人體體液中某成分比如抗原、抗體的濃度變化的實時監(jiān)測是

燕山大學工學碩士學位論文-4-圖1-2反蛋白石光子晶體進行生物抗原濃度監(jiān)測還有研究者利用光子禁帶位置變化檢測溶液中DNA濃度的變化。將水凝膠微球制成反蛋白石結構，然后在結構中固定檢測探針(DNA交聯(lián)劑)。當反蛋白石浸入到檢測溶液中時，DNA目標序列會與交聯(lián)劑雜交促使光子晶體中的水凝膠產生微縮，當?shù)鞍资Ц窠Y構發(fā)生變化時，對應的光子禁帶發(fā)生變化，光子晶體的表征光譜發(fā)生變化。通過反射譜峰值變化的定量估算被測液中DNA濃度。1.2.2MoS2的應用概述場效應晶體管常應用于微量生物或者污染物檢測，而且具有靈敏度高、微型易轉移和響應速度快的優(yōu)點，各種半導體材料都被用于場效應管。場效應管通道材料在吸附了被檢測目標之后其導電性會發(fā)生一定的變化，根據(jù)導電材料導電量的變化大小估算被測目標物的含量。新型半導體材料二硫化鉬具有例如載流子遷移率高和比表面積大等優(yōu)點，被作為一種優(yōu)異的傳感材料應用于場效應管器件上。將少數(shù)層MoS2作為通道材料構成的場效應晶體管可用于生物監(jiān)測。生物液體內特定蛋白質的檢測在醫(yī)療診斷上有重大意義。D.Sarkar研究小組就利用場效應晶體管檢測了液體中鏈霉親和素的含量[9]，如圖1-3，文章作者用四層MoS2作場效應管的傳感通道材料構成生物蛋白質檢測器，之后用生物素對MoS2半導體材料進行功能化處理，當含有目標物分子鏈霉親和素的液體被放到傳感器上時，作為抗體的生物素與鏈霉親和素會發(fā)生相互作用，因而被功能化的導電性材料的性能就會下降，導致電流發(fā)生變化。人們根據(jù)電流變化值的大小對鏈霉親和素進行定量估算，目前，約為100fM濃度的鏈霉親和素可以被測量到，這種方法原理簡單，靈敏度很高。

第1章緒論-5-圖1-3MoS2場效應管檢測鏈霉親和素含量場效應管不僅可以用于生物檢測，在污水檢測方面也有應用。水污染對人體健康具有極大危害，研究人員采用很多方法對水污染中的有害物質進行定性定量檢測。Li等人就設計出基于MoS2的場效應傳感器對污水中亞硝酸鹽離子進行檢測[10]，如圖1-4。首先設計制造以MoS2為傳感通道的場效應管，而后在傳感通道上覆蓋一層亞硝酸鹽離子載體，使得污水溶液中只有亞硝酸鹽離子才能通過。通過載體薄膜的亞硝酸鹽離子會沉積到MoS2表面上，位于兩側電極中間起到負電壓的作用，進而導致MoS2材料內電子密度降低引起傳感器內電流發(fā)生變化。同理，人們可以通過電流變化的大小對亞硝酸鹽離子的濃度進行估算。而且，如果在傳感器上覆蓋不同種類的離子載體薄膜，就可用于分析污水中不同種類的重金屬離子含量。圖1-4MoS2場效應管檢測污水中亞硝酸鹽離子含量利用太陽能進行水解制備氫氣是制氫工業(yè)中常用的方法，光催化劑在促進水解中起著重要作用，而大多數(shù)的光催化劑的效率較低，不能滿足大產量、高效益制氫的需要，如何延緩光生電子-空穴對的重組成為研究者的重要研究方向。如圖1-5所示，Kun等研究小組設計制備了混合納米結構層增強氫氣的生成活性[11]。首先，作者制備單層石墨烯納米片，將納米片切割成小片并在上面生長制備MoS2，而后在MoS2/石墨烯上負載CdS納米顆粒。這種CdS/MoS2/石墨烯復合材料具有大比表面

【參考文獻】：
期刊論文
[1]光子晶體制備及其應用研究進展[J]. 宋明麗,王小平,王麗軍,陳海將,廉吉慶,柯小龍,寧仁敏.  材料導報. 2016(07)
[2]二硫化鉬潤滑劑應用研究進展[J]. 王國棟,蔣麗娟,李來平,劉燕,張新.  中國鉬業(yè). 2013(05)

博士論文
[1]光子晶體與等離子體共振效應增強光致發(fā)光及其應用探索[D]. 王鶴.吉林大學 2018
[2]光子晶體對發(fā)光材料光致發(fā)光調控的研究[D]. 鄒璐.吉林大學 2017

碩士論文
[1]二硫化鉬復合物制備及其在染料敏化太陽能電池中應用[D]. 董飛燕.西安科技大學 2017



本文編號：3454199