论文摘要
本文利用光发射电子显微-光谱装置,主要针对飞秒激光作用下Au-TiO2纳米粒子体系中TiO2导带电子弛豫过程展开研究。首先,通过光发射电子显微镜得到飞秒激光作用下TiO2纳米粒子和Au纳米粒子光电子产额的功率依赖关系,确定了不同纳米粒子光电子发射过程对应的多光子阶次。结合入射激光的光子能量,确定了Au纳米粒子的功函数在4.65eV4.71eV范围之间,TiO2纳米粒子发生多光子电子发射过程所需的最小能量在5.77eV5.84eV范围之间。这为接下来利用飞秒激光的泵浦-探测技术研究Au-TiO2纳米粒子体系内的电子弛豫过程打下了基础。通过研究TiO2纳米粒子和Au纳米粒子的光电子产额对入射激光参量的响应,得到了纳米粒子的光电子发射特性。其次,利用飞行时间-光发射电子显微镜对光电子的空间分布和能量分布同时测量的能力,对比了基频光、倍频光单独作用以及双色光同时作用下Au-TiO2纳米粒子体系的光电子能谱,给出了混合粒子体系在飞秒激光作用下发射光电子的来源。在基频光作用下,Au纳米粒子和TiO2纳米粒子的光电子能谱中只有少量低能电子发射,而在Au-TiO2混合纳米粒子的光电子能谱中,由于Au纳米粒子中被激发的热电子向TiO2纳米粒子的导带传输,光电子能谱中出现了两个能谱峰。在倍频光作用下,Au纳米粒子的光电子能谱中只有少量低能光电子发射,而在TiO2纳米粒子和Au-TiO2混合纳米粒子的光电子能谱中,TiO2价带电子吸收倍频光的光子跃迁到导带,这部分电子的发射会在光电子能谱中形成高能量的能谱峰。最后,通过改变两束飞秒激光脉冲到达样品表面的先后顺序,即改变两束脉冲的相对时间延时,结合不同粒子的光电子能谱,实现了对发射光电子来源的调控,确定了不同光电子的来源对电子数目弛豫过程的影响。实验上将光发射电子显微技术（PEEM）与飞秒时间分辨多光子电子发射的泵浦-探测技术相结合,根据TiO2纳米粒子以及Au-TiO2混合纳米粒子体系中光电子的激发及发射过程,研究了TiO2纳米粒子以及Au-TiO2纳米粒子体系在不同延时条件下的电子数目的弛豫过程。在基频光泵浦,倍频光探测的条件下,混合体系中的电子弛豫时间几乎不受激光波长的影响,均为728fs。而在倍频光泵浦,基频光探测的条件下,混合体系中的电子弛豫时间受激光波长的影响较大,其值从215fs（740nm）增加到718fs（840nm）。进一步的研究发现,当少量Au纳米粒子中的电子传输到TiO2纳米粒子时,Au-TiO2纳米粒子中导带电子的弛豫时间会延长。这些结果对于深入理解Au-TiO2纳米粒子体系中的电子转移过程,进而提升其光电转化效率至关重要。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 杨畅
导师: 林景全
关键词: 等离激元,导带电子弛豫过程,多光子电子发射,飞秒激光泵浦探测技术
来源: 长春理工大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技
专业: 物理学,材料科学,无线电电子学
单位: 长春理工大学
分类号: TN24;TB383.1
总页数: 57
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标签：等离激元论文; 导带电子弛豫过程论文; 多光子电子发射论文; 飞秒激光泵浦探测技术论文;