研究目的
研究金属-介质多层膜沉积过程中银纳米粒子向介质层中的扩散及其对界面光学吸收的影响。
研究成果
研究表明，在溅射沉积的银/介质界面处因扩散作用形成了原位银纳米粒子，从而构建出表面等离子体共振（SPR）与局域表面等离子体共振（LSPR）模式共存的独特纳米结构。一个符合物理实际的MG/BG有效介质理论模型成功解释了该纳米结构的光谱特性，为制备嵌入纳米粒子的多功能器件提供了重要见解。
研究不足
该研究的局限性在于采用了麦克斯韦-加内特和布鲁格曼有效介质理论中的固有假设，这些假设可能忽略了二阶效应，例如相邻纳米粒子之间以及纳米粒子与金属表面粗糙度之间的增强耦合。此外，该模型未能充分考虑由于第二银/氮化铝界面处的扩散和互扩散作用而导致的银层厚度变化。
1：实验设计与方法选择：
本研究通过射频磁控溅射制备AlN/Ag/AlN和SiNx/Ag/SiNx多层膜，以探究银纳米颗粒向顶部介质层的扩散及其等离激元效应。
2：样品选择与数据来源：
在玻璃和硅衬底上制备了顶部AlN和Ag层厚度不同的样品。表征技术包括扫描电子显微镜(SEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见光谱(UV-Vis)。
3：实验设备与材料清单：
所用设备包括射频磁控溅射系统、SEM、STEM、ToF-SIMS、XPS和紫外-可见分光光度计。材料包括99.99%纯度的Al和Ag靶材，以及N2、氩气和H2气体。
4：99%纯度的Al和Ag靶材，以及N氩气和H2气体。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：溅射腔室在沉积前通过低温泵抽至低于1.8 E-6托的本底真空。Ag和AlN层在控制气体流量比下沉积。沉积后，采用SEM、STEM、ToF-SIMS、XPS和UV-Vis光谱对样品进行表征。
5：8 E-6托的本底真空。Ag和AlN层在控制气体流量比下沉积。沉积后，采用SEM、STEM、ToF-SIMS、XPS和UV-Vis光谱对样品进行表征。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：数据分析包括使用互补误差函数建模银浓度分布，并应用麦克斯韦-加内特和布鲁格曼有效介质理论解释光学吸收光谱。
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RF magnetron sputtering system
Used for the deposition of AlN/Ag/AlN and SiNx/Ag/SiNx multilayers.
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SEM
Used for obtaining cross-sectional images of the samples.
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STEM
Used for obtaining dark field images of the samples.
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ToF-SIMS
Used for depth profile measurements of the samples.
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XPS
Used for depth profile measurements and analysis of the chemical state of silver in the samples.
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UV-Vis spectrophotometer
Used for transmittance and reflectance measurements of the samples.
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