[发明专利]金属纳米颗粒复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米复合材料，特别是一种性能可调的金属纳米颗粒复合材料及其 制备方法。可用于超分辨光存储，提高读出信号的信噪比。也可用于表面等离子体 光学、近场光学、表面增强拉曼光谱、相变存储、光开关、光导波和光传感等领域。

背景技术

近年来，随着纳米材料技术的发展，激光与纳米复合材料、亚波长表面结构作 用过程中呈现出许多新奇的光学性质，引起了人们的极大关注。纳米粒子复合材料 是一类具有广泛应用前景的纳米材料，它主要利用纳米粒子所具有的光、电、磁方 面的特异性能，通过复合赋予基质材料原来所不具备的特殊性能，可广泛应用于超 分辨光存储、表面等离子体光学、近场光学、表面增强拉曼光谱、相变存储、光开 关、光导波和光传感等众多领域。例如，当金属纳米颗粒镶嵌于基质材料中，由于 金属颗粒的表面等离子共振效应而影响倏逝波(场)，可以实现超分辨光学信息存储， 提高小于衍射极限的记录点的读出信号的信噪比。在此前的报道中(参见文献H Ukita，Y Ueda，M Sasaki，Read/Write mechanism for a scattered type super-resolution near-field structure using an AgO_x mask layer and the smallest mark reproduced.Jpn.J. Appl.Phys.2005，44(1A)197-201)，利用金属氧化物的激光致分解反应，可以生成金 属纳米颗粒和金属氧化物的复合材料，但材料特性无法调节。

目前纳米颗粒复合材料的制备主要采用化学方法或多靶共溅复合等。这些制备 方法容易形成大面积的纳米颗粒复合材料，而无法控制纳米颗粒产生的区域。在某 些实际应用中，往往只需要纳米颗粒复合材料存在于一些特定的区域。如在超分辨 光盘存储中，记录区域是一些亚波长尺度的点，上述方法并不适合仅仅在记录点区 域(一般直径50-800nm)形成金属纳米颗粒复合材料。

本发明提供了一种性能可调的金属纳米颗粒复合材料及其制备方法。与前述技 术相比，金属纳米颗粒的尺寸和分布可以通过改变激光脉冲的参数来调节，基质材 料的光学常数可以通过改变退火处理条件来调节，形成复合材料的区域可以通过移 动激光作用区域来调节，从而控制复合材料的物理性能以及产生金属纳米颗粒复合 材料的区域和形状。通过该方法，既可以制备具有纳米特征尺度的特定复合区域(点 或线)，也可以制备大面积的金属纳米颗粒复合材料薄膜，且制备和性能控制方法简 单。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种金属纳米颗粒复合材料 及其制备方法，以实现对复合材料的物理性能以及产生金属纳米颗粒复合材料的区 域和形状的调控。

本发明的解决方案如下：

一种金属纳米颗粒复合材料，其特点在于：包括沉积在基片上的金属层、相变 材料层和保护层多层结构薄膜，在所述的相变材料中分散分布有金属纳米颗粒的复 合材料。

所述的基片为厚度为0.1～3.0mm的Si片、或K9玻璃片、或聚碳酸酯片。

所述的金属层为厚度为5～500nm的Ag、或Au、或Pt、或Cu、或Al薄膜。

所述的相变材料层是厚度为5～500nm的GeSbTe、或AgInSbTe、或SbTe、或 SiSb相变材料薄膜。

所述的保护层为厚度0～50nm的SiN或ZnS-SiO₂薄膜。