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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