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研究生: 沈思汎
Shen, Ssu-Fan
論文名稱: 金/銀被覆之矽奈米線陣列的組裝及其在表面增強拉曼散射之應用
Fabrication of gold/silver-coated silicon nanowire arrays and their application in surface enhanced Raman scattering
指導教授: 陳東煌
Chen, Dong-Hwang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 化學工程學系
Department of Chemical Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 87
中文關鍵詞: 表面增強拉曼散射拉曼金奈米粒子矽奈米線銀奈米粒子羅丹明 6G
外文關鍵詞: SERS, Raman, Au, Ag, Silicon, nanowire, R6G
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  • 本論文係有關金/銀奈米粒子被覆之矽奈米線陣列薄膜的製備及在表面增強拉曼散射(SERS)之應用研究。首先以無電鍍金屬沉積法,在矽晶片上蝕刻出矽奈米線;然後在矽奈米線上以(3-氨基丙基)三乙氧基矽烷修飾,使其表面氨基化。接著,將以檸檬酸鈉還原法製得之金奈米粒子,藉雙硫醇逐層自組裝於其表面,形成金奈米粒子被覆之矽奈米線陣列薄膜。此薄膜表面再以無電鍍法被覆銀奈米粒子,則可製得金/銀奈米粒子被覆之矽奈米線陣列薄膜。透過穿透式電子顯微鏡(TEM)、掃描式電子顯微鏡(SEM)、X光繞射(XRD)、X射線能量散佈(EDX)、及紫外光/可見光/近紅外光分光光譜(UV/VIS/NIR)等分析,可知被覆之金屬奈米粒子粒徑、形態、結構、組成、及光學特性。此外,以R6G染料之分析探討所得薄膜基材在SERS上的應用,發現金奈米粒子的粒徑與被覆層數對SERS光譜的特性峰強度皆有影響。金奈米粒子被覆之矽奈米線陣列薄膜最佳之偵測極限約為5x10-8 M,但金/銀奈米粒子被覆之矽奈米線陣列薄膜最佳之偵測極限則可再提升至約5x10-9 M。

    This thesis concerns the fabrication of gold/silver-coated silicon nanowire array films and their application in surface enhanced Raman scattrting (SERS). At first, silicon nanowires were obtained by electroless metal deposition method and then modified with (3-Aminopropyl)triethoxysilane to generate amino groups on their surface. Then, the gold nanoparticles synthesized via sodium citrate reduction were layer-by-layer self-assembled onto the surface using dithiol to form the gold nanoparticles-coated silicon nanowire array film. Further electroless plating of Ag nanoparticles on the surface could yield the gold/silver nanoparticles-coated silicon nanowire array film. The size, morphology, structure, composition, and optical property of deposited metal nanoparticles were characterized by TEM, SEM, XRD, EDX and UV/VIS/NIR spectrophotometer. In addition, the application of the resultant thin films in SERS was demonstrated by the analysis of R6G. It was found that the intensities of characteristic peaks for the SERS spectra of R6G were affected by both the size and coating layer number of Au nanoparticles. For the gold nanoparticles-coated silicon nanowire array film, the detection limit was about 5x10-8 M. However, for gold/silver nanoparticles-coated silicon nanowire array film, the detection limit could be lowered to about 5x10-9 M.

    中文摘要I 英文摘要Ⅱ 誌謝III 總目錄Ⅳ 表目錄Ⅶ 圖目錄Ⅶ 第一章 緒論 1.1表面增強拉曼散射1 1.1.1表面增強拉曼散射的發展1 1.1.2表面增強拉曼散射的應用2 1.2奈米材料5 1.2.1前言5 1.2.2奈米材料的製備6 1.2.3奈米材料的特性與應用7 1.3矽奈米線材10 1.4金奈米材料11 1.5銀奈米材料15 1.6研究動機與內容16 第二章 基礎理論 2.1表面增強拉曼散射17 2.1.1拉曼光譜17 2.1.2表面增強拉曼散射理論22 2.2無電鍍金屬沉積(electroless metal deposition)製備矽奈米線25 2.3化學還原法28 2.4分子之自組裝31 2.4.1自組裝分子結構簡介31 2.4.2自組裝反應機構31 2.4.3逐層自組裝34 第三章 實驗方法 3.1實驗藥品、儀器及材料36 3.1.1實驗藥品36 3.1.2實驗儀器37 3.1.3實驗材料38 3.2矽奈米線之製備39 3.3金奈米粒子之製備41 3.4奈米線表面改質氨基並自組裝金奈米粒子43 3.4.1矽奈米線表面修飾氨基43 3.4.2自組裝金奈米粒子43 3.4.3逐層自組裝43 3.5以無電鍍法將銀奈米粒子沉積於矽奈米線45 3.6拉曼散射測量之樣品製作45 3.7性質測定與分析46 第四章 結果討論 4.1材料性質分析48 4.1.1矽奈米線之合成與特性分析48 4.1.2金奈米粒子之合成與特性分析51 4.1.3矽奈米線表面被覆金奈米粒子之性質特性分析54 4.1.4金/銀被覆矽奈米線陣列表面分析63 4.2表面增強拉曼散射65 4.2.1金奈米粒子被覆矽奈米線之SERS分析65 4.2.2金/銀奈米粒子被覆矽奈米線之SERS分析75 4.3文獻比較78 第五章 總結論80 參考文獻81 自述87

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    下載圖示 校內:2013-08-08公開
    校外:2016-08-08公開
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