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第一章　绪论1

§1.1　纳米材料在结构方面的分类1

1.1.1　纳米材料的分类1

1.1.2　零维纳米材料的结构1

1.1.3　一维纳米材料的结构3

1.1.4　二维纳米材料的结构5

§1.2　纳米材料的功能和应用6

1.2.1　纳米材料的力学性能和应用6

1.2.2　纳米材料的热学性能和应用8

1.2.3　纳米材料的电学性能和应用9

1.2.4　纳米材料的光学性能和应用11

1.2.5　纳米材料的光电性能和应用12

1.2.6　纳米材料的磁学性能和应用13

1.2.7　纳米材料的超导性能和应用15

1.2.8　纳米材料的化学性能和应用15

§1.3　纳米薄膜17

1.3.1　纳米薄膜的分类18

1.3.2　纳米薄膜的功能18

§1.4　光电功能薄膜21

1.4.1　光电效应21

1.4.2　光电发射21

1.4.3　光电薄膜研究趋势22

参考文献25

第二章　光电功能薄膜的制备29

§2.1　真空沉积法29

2.1.1　真空沉积法的实验原理29

2.1.2　真空沉积法的基本实验设备30

2.1.3　Ag-BaO光电薄膜真空沉积制备法32

§2.2　溅射法32

2.2.1　溅射的基本实验规律33

2.2.2　磁控溅射38

2.2.3　射频溅射38

2.2.4 Ag-Cs2O光电薄膜溅射制备法40

§2.3　薄膜生长机理42

2.3.1　吸附现象43

2.3.2　成核和薄膜的初期生长44

2.3.3　薄膜的形成44

2.3.4　薄膜生长模式46

§2.4　影响薄膜生长和性能的一些因素46

参考文献48

第三章　纳米薄膜材料的表征50

§3.1　薄膜材料的表征技术50

3.1.1　主要表征方法和用途50

3.1.2　入射粒子与固体表面的相互作用51

§3.2　原子结构的表征52

3.2.1　低能电子衍射52

3.2.2　透射电子显微镜56

3.2.3　扫描电子显微镜58

3.2.4　扫描隧道显微镜59

3.2.5　原子力显微镜61

3.2.6　溅射法制备的Ag-Cs2O光电薄膜的结构61

§3.3　薄膜成分的表征63

3.3.1　X射线光电子能谱学63

3.3.2　俄歇电子能谱学64

3.3.3　俄歇电子出现电势谱学68

§3.4 电子结构和原子态的表征77

3.4.1　紫外光电子能谱学77

3.4.2　拉曼散射谱79

3.4.3　电子出现势谱中的伴峰80

参考文献87

第四章　纳米光电薄膜的能带结构和电学特性88

§4.1 能带理论88

4.1.1　布里渊区与能带88

4.1.2　原子能级与能带89

4.1.3　能态密度91

§4.2　薄膜的能带结构92

4.2.1　金属与半导体接触92

4.2.2　Ag-Cs2O薄膜的能带结构93

4.2.3　Ag-BaO薄膜的能带结构94

4.2.4　负电子亲和势95

§4.3　超晶格薄膜的能带结构96

4.3.1　超晶格薄膜的特点97

4.3.2 GaAs-AlGaAs超晶格薄膜的能带结构97

4.3.3　InAs-GaSb超晶格薄膜的能带结构98

§4.4　薄膜电学特性的测量方法99

§4.5　导电特性曲线的回路效应101

参考文献103

第五章 纳米光电薄膜的光学特性105

§5.1　纳米粒子的光吸收105

5.1.1　金属纳米粒子的光吸收105

5.1.2　纳米粒子分散系的丁铎尔效应106

5.1.3　蓝移和红移现象107

5.1.4　纳米粒子的紫外光吸收特性109

5.1.5　纳米粒子的红外光吸收和反射110

§5.2　纳米光电薄膜的光吸收谱111

5.2.1　纳米光电薄膜的光吸收实验现象111

5.2.2　金属纳米粒子的表面等离子激元共振吸收114

5.2.3　薄膜光吸收的有效介质理论115

5.2.4　纳米粒子复合薄膜的光吸收系数116

5.2.5　吸收峰位红移和吸收带展宽效应118

5.2.6　束缚电子的带间跃迁吸收120

5.2.7　杂质能级电子的跃迁吸收120

§5.3　金银纳米粒子-稀土氧化物薄膜光吸收谱121

5.3.1　金银纳米粒子-稀土氧化物薄膜的光吸收122

5.3.2　金银纳米粒子与稀土氧化物相互作用127

§5.4　金属纳米粒子-半导体薄膜在电场作用下的光吸收特性129

5.4.1　薄膜在电场作用下的近紫外波段光吸收增强现象130

5.4.2　薄膜在电场作用下的近红外波段光吸收特性134

§5.5　Ag2O纳米粒子的光致荧光135

5.5.1　纳米粒子的动态光致荧光135

5.5.2 Ag2O纳米粒子的制备136

5.5.3 Ag2O纳米粒子薄膜的光吸收138

5.5.4 纳米粒子的光致荧光140

5.5.5 Ag2O纳米粒子光致荧光机理的探讨144

§5.6 Ag纳米粒子埋藏于BaO中的光致荧光增强146

5.6.1　实验现象146

5.6.2　光致荧光增强机理147

参考文献149

第六章 金属纳米粒子-半导体薄膜的三阶光学非线性效应153

§6.1　光克尔效应154

6.1.1 光学介质的非线性极化及其产生的非线性光学效应154

6.1.2　常规光克尔效应的理论描述156

6.1.3　超外差光克尔效应的产生及其理论描述158

§6.2　金属纳米粒子-半导体薄膜的光克尔效应160

6.2.1 Ag-BaO薄膜的光克尔效应160

6.2.2　Ag-Cs2O薄膜的光克尔效应165

6.2.3　金属纳米粒子-半导体薄膜超快光克尔效应机理165

6.3.1 Au纳米粒子薄膜的超外差光克尔信号171

§6.3　金属纳米粒子薄膜的超外差光克尔效应171

6.3.2　超外差光克尔信号与瞬态透射谱之间的对应关系176

6.3.3　金属纳米粒子薄膜超外差光克尔效应的分析177

参考文献179

第七章 纳米光电发射薄膜的光电特性181

§7.1　光电发射特性181

§7.2　金属纳米粒子-半导体薄膜的光电灵敏度183

7.2.1　光谱特性和积分灵敏度183

7.2.2　特殊光电灵敏度185

7.2.3　近红外光电量子产额186

7.3.1　多光子光电发射基本特征190

§7.3　多光子光电发射190

7.3.2　多光子光电发射191

7.3.3　热助多光子光电发射192

§7.4　内场助光电发射193

7.4.1　内场助光电发射原理193

7.4.2　半导体材料的内场助光电发射195

7.4.3　金属纳米粒子-半导体薄膜内场助光电发射增强特性196

参考文献203

第八章 纳米光电薄膜的时间响应205

§8.1 光电发射的时间响应206

8.1.1　光电发射时间响应的理论模型206

8.1.2 对Ag-Cs2O光电薄膜时间响应分析的设定208

8.1.3　金属纳米粒子中光电子的传输时间209

8.1.4　光电子穿过Cs2O层到达表面逸出210

8.1.5　光电子时间传递扩展211

8.1.6　入射光波长（光子能量）对时间响应的影响212

8.1.7　表面位垒对时间响应的影响213

8.1.8　薄膜厚度对时间响应的影响214

§8.2　光学瞬态时间响应217

8.2.1　光学瞬态过程的泵浦探测技术217

8.2.2　金属纳米粒子半导体薄膜的光学瞬态时间响应218

8.2.3　非平衡态电子弛豫220

8.2.4　电子与声子的相互作用224

参考文献227

第九章　掺杂稀土元素的光电发射薄膜229

§9.1 掺杂稀土元素对Ag-BaO光电薄膜光电发射性能的增强229

9.1.1　样品制备229

9.1.2　掺杂稀土元素对光电发射性能的影响231

9.1.3　稀土元素对光谱响应特性的影响231

9.1.4　稀土元素对薄膜微结构的影响232

9.1.5　稀土元素对光电发射性能增强机理的分析233

§9.2　稀土元素在纳米金属粒子-半导体薄膜中的能量传递作用238

9.2.1 稀土与真空蒸发沉积Ag纳米粒子的金属间化合238

9.2.2　稀土金属及其化合物的4f能级244

9.2.3　Ag-BaO薄膜中稀土与Ag金属间化合物的能量传递模型244

9.3.1　稀土对真空蒸发沉积Ag纳米粒子的细化现象247

§9.3　稀土元素对真空蒸发沉积Ag纳米粒子的细化作用247

9.3.2　物质沉积生长动力学249

9.3.3　稀土元素细化作用的机理256

9.3.4　纳米粒子的密度与基底表面徙动激活能和表面吸附能的关系260

9.3.5　纳米粒子密度变化与基底表面徙动激活能和表面吸附能增量的关系262

9.3.6　稀土元素对不同基底表面徙动激活能和表面吸附能的影响263

参考文献264

第十章　纳米激光功能材料267

§10.1 ZnO纳米材料269

10.1.1 ZnO薄膜的制备270

10.1.2 ZnO纳米线的制备272

10.1.3 ZnO纳米线的荧光特性278

§10.2 ZnO纳米材料的光致激光279

10.2.1 ZnO纳米微晶的激光发射279

10.2.2 ZnO纳米线的激光发射281

§10.3 CdS纳米线的电致激光286

10.3.1 CdS纳米线光学谐振腔287

10.3.2 CdS纳米线电致激光器290

§10.4 Si纳米晶激光器的前期研究293

10.4.1 Si纳米晶的制备294

10.4.2　光发大295

10.4.3　纳米晶的净增益横截面299

10.4.4　光增益的原因300

参考文献302