[发明专利]宽紫外光吸收FeGa空心球纳米阵列材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料，具体涉及一种可磁场调控宽紫外光吸收性能的FeGa空心球纳米阵列材料。本发明还涉及一种可磁场调控宽紫外光吸收性能的FeGa空心球纳米阵列材料的制备方法。

背景技术

光子晶体是一种介质在另一种介质中周期排列所组成的人造晶体，折射率的周期变化形成光学能带，使一定能量的落入其中的光子不能传播，形成光子禁带，并且自发辐射受到抑制。通过设计光子晶体结构，将频率处于禁带的光局域在周期性结构中，从而实现对光的调控。

金属光子晶体即把光子晶体中周期性排列的电介质单元换成金属，可以是纳米孔、柱等周期性结构。由于金属是负介电常数的介质，因此光波不能在其内部传播。金属与光波产生表面等离子体共振，沿着金属和介质界面传播的电子波将使金属表面产生很强的增强场。表面等离子共振与波导模式发生强烈的耦合作用，将产生增透现象并发现了一些特殊的光学技术，在光电子器件方面具有重要的应用。

然而，传统的金属光子晶体材料，结构形成后往往无法再进行后续的调控，从而限制了金属光子晶体的应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可磁场调控宽紫外光吸收性能的FeGa空心球纳米阵列材料，它可以通过外磁场进行调控，具有宽紫外吸收性能。

为解决上述技术问题，本发明可磁场调控宽紫外光吸收性能的FeGa空心球纳米阵列材料的技术解决方案为：

包括衬底、FeGa空心球阵列膜，FeGa空心球阵列膜覆盖于衬底上；所述FeGa空心球阵列膜由多个FeGa空心球单层紧密排列为蜂巢形阵列；所述FeGa空心球的直径为500～1000nm，壁厚为20～120nm。 

所述空心球的孔间相互连通。

本发明还提供一种可磁场调控宽紫外光吸收性能的FeGa空心球纳米阵列材料的制备方法，其技术解决方案为，包括以下步骤：

第一步、对衬底进行清洗； 

当所述衬底为玻璃衬底，其第一步的清洗步骤为：

工序一、将衬底置于丙酮中超声清洗40±5分钟，然后用蒸馏水清洗多次；

工序二、将衬底置于乙醇中超声清洗40±5分钟，然后用蒸馏水清洗多次；

工序三、将衬底置于蒸馏水中超声清洗30±5分钟；

工序四、将衬底置于浓硫酸与双氧水的混合液中浸泡8±0.5小时，然后超声清洗60±5分钟，再用蒸馏水反复清洗；其中浓硫酸与双氧水的体积比为3:1；

工序五、将衬底置于氨水、双氧水、去离子水的混合液中超声清洗60±5分钟，用蒸馏水清洗多次后置于蒸馏水中待用；衬底在蒸馏水中待用的时间不大于7天；其中氨水：双氧水：去离子水的体积比为1:1:3。

当所述衬底为硅片衬底，其第一步的清洗步骤为：

工序一、将衬底置于丙酮中超声清洗40±5分钟，然后用蒸馏水清洗多次；

工序二、将衬底置于乙醇中超声清洗40±5分钟，然后用蒸馏水清洗多次；

工序三、将衬底置于蒸馏水中超声清洗30±5分钟后置于蒸馏水中待用；衬底在蒸馏水中待用的时间不大于7天。

第二步、在衬底上合成胶体晶体模板；

采用气-液界面合成法，使胶体球附于衬底表面，形成胶体晶体模板；具体方法为：

将胶体球溶液按照体积比为1：1的比例与无水乙醇混合；将胶体球溶液与无水乙醇的混合液滴到衬底表面，所述混合液在衬底边缘与去离子水发生界面作用，在表面张力的作用下，使胶体球浮于液体表面，形成规则的纳米结构膜；用衬底将其捞起，得到带有胶体晶体模板的衬底。

所述胶体球溶液为质量比10%的聚苯乙烯胶体晶体溶液；所述胶体球是直径为500～1000nm的聚苯乙烯胶体球。

第三步、合成FeGa空心球纳米阵列；

工序一、磁控溅射FeGa膜；

将第二步合成的带有胶体晶体模板的衬底置于高真空磁控溅射镀膜机中；将FeGa合金靶材放置于磁控溅射靶位，抽真空，进行溅射镀膜，从而在带有胶体晶体模板的衬底上合成FeGa膜；

所述溅射镀膜的溅射功率为70±5瓦，预溅射时间1000±50秒，溅射时间1500～5000秒。

所述FeGa合金靶材中 Fe：Ga的原子比为1：1。

工序二、去除胶体晶体模板；

将工序一所合成的FeGa膜浸入到二氯甲烷中，使胶体球溶于二氯甲烷，得到去除胶体球后的FeGa空心球阵列。

本发明可以达到的技术效果是：