中国科学院物理研究所禹日成研究员团队：核壳结构的Cu@NiO和Cu@Cu2O纳米线的等离激元研究

2019-08-28 09:45:17 浏览：14276 来源：

第一作者：沈希

通讯作者：孙静，禹日成

单位：中国科学院物理研究所，中国科学院上海硅酸盐研究所

背景介绍

Cu纳米线具有优异的SERS性能，良好的透光率和机械柔性，因此在SERS传感器、透明电极、显示器和太阳能电池等方面具有潜在的应用价值。其中，Cu纳米线的表面形态对于等离激元性能的发挥起到了决定性作用。但单一组份的Cu纳米线器件在使用过程中受到空气及湿度的影响，使得Cu纳米线表面的成份和形貌发生改变，从而使得表面等离激元的分布也发生了改变，严重影响了器件性能的发挥。核壳（core-shell）结构将增强Cu纳米线的表面等离激元耦合及光散射效应，从而极大地改善Cu纳米线器件在实际使用过程中的不稳定性。

研究内容

本文对Cu（核）/NiO（壳）和Cu（核）/Cu₂O（壳）纳米线的显微结构以及等离激元特征分别进行了研究。在扫描透射电子显微学模式下对两个样品分别进行了电子能量损失谱面扫描，不同的能量范围成像可以区分表面等离激元以及体等离激元特征峰的分布区域。研究表明表面等离激元的影响区域超过了纳米线的实际边界。通过测量样品表面等离激元特征峰的衰减距离，发现其最强点均接近纳米线内侧边缘，且和表面形态有关。

图文赏析

图1. Cu/NiO纳米线[12]带轴的EDS Mapping图像。

图2. Cu/Cu₂O纳米线[11]带轴的EDS Mapping图像。

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图3. a, b. Cu/NiO纳米线末端；c, d. a, b图中间区域的EELS Mapping图；e. 图c中的线扫描，积分宽度8 pixel，纳米线直径65.81 nm，表面等离子体特征峰最强点位于纳米线接近边缘的内侧。从图中横纵坐标x和y标示的位置计算出强度从最大值衰减到1/e时所经过的距离（衰减距离）。

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图4. a, b. Cu/Cu₂O纳米线末端；c, d. a, b图中间区域的EELS Mapping图；e. 图c中的线扫描，积分宽度8 pixel，纳米线直径70.79 nm，表面等离子体特征峰最强点位于纳米线接近边缘的内侧。从图中横纵坐标x和y标示的位置计算出强度从最大值衰减到1/e时所经过的距离（衰减距离）。

总结与展望

利用球差校正扫描透射电子显微术、EDS和EELS技术，对Cu（核）/NiO（壳）和Cu（核）/Cu₂O（壳）纳米线的显微结构以及等离激元特性分别进行了研究。本文发现两种纳米线样品的核中，Cu具有单晶结构，而在壳中，NiO和Cu₂O均为多晶结构。在扫描透射模式下对两种样品分别进行了EELS面扫描，使用不同的能量范围成像区分了表面等离激元特征和体等离激元特征的分布情况。通过测量样品表面等离激元的衰减距离，发现等离激元特征峰的最强点均接近纳米线内侧边缘。

请点击阅读原文查看《电子显微学报》2022年第5期原文。

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