11-巰基十一烷酸包裹的金納米顆粒薄膜的二次電子發(fā)射

程振東 季庚午 王 菲 張曉楠 楊迎國 李吉豪 文 聞,3 高興宇,3

11-巰基十一烷酸包裹的金納米顆粒薄膜的二次電子發(fā)射

程振東1,2季庚午1,2王 菲1,2張曉楠1,2楊迎國1,2李吉豪1文 聞1,3高興宇1,3

1（中國科學院上海應用物理研究所 張江園區(qū) 上海 201204）
2（中國科學院大學 北京 100049）
3（中國科學院微觀界面物理與探測重點實驗室 上海 201800）

采用改進的Peterk合成法合成11-巰基十一烷酸(Mercaptoundecanoic Acid, MUA)包覆的金納米顆粒。通過調控MUA與氯金酸質量比，得到分布均勻且穩(wěn)定性較好的不同粒徑(<3 nm)的納米金顆粒前驅體溶液，進而滴加該溶液形成薄膜。掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM)觀測到薄膜中具有大量微米級的塊狀集團。同步輻射掠入射X射線衍射(Grazing Incidence X-ray Diffraction, GIXRD)揭示其具有面外長程有序的超晶格結構；X射線光電子譜(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)證實薄膜中Au-S鍵的形成。通過紫外光電子能譜(Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy, UPS)進一步發(fā)現(xiàn)常溫下1.5 nm粒徑的薄膜具有比單晶金樣品強10倍的優(yōu)異二次電子發(fā)射能力，且發(fā)射峰半高寬是單晶金樣品的1/4。本研究表明，MUA包覆的金納米薄膜在電子發(fā)射源以及光電探測上具有應用前景。

11-巰基十一烷酸包裹的金納米顆粒，超晶格結構，光電發(fā)射

近幾十年來，由于金納米顆粒(Au Nanoparticles, Au NPs)在催化、納米微電子、藥物載體、信息儲存、光學等方面有很好的應用前景，引起了廣泛研究[1?3]。納米金顆粒多利用其等離子體共振效應(Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR)，用來做生物傳感器[4]。納米金顆粒電子發(fā)射效應的研究卻鮮有報道。雖然體相金的費米能級附近有大量的自由電子，但其4.5?5.2 eV的功函數(shù)[5]不利于電子的發(fā)射。通過Au納米粒子與其它配體，比如烷烴復合，可以降低材料的功函數(shù)，從而促進來自金表面的二次電子發(fā)射。烷烴雖具有低（或者負）的電子親和能(Low Electron Affinity, LEA; Negative Electron Affinity, NEA)[6]，但較大的HOMO-LUMO (Highest Occupied Molecular Orbital - Lowest Unoccupied Molecular Orbital)間隙(>8 eV[7])使這種小分子表現(xiàn)出電絕緣性質，因而沒有利用烷烴直接作為電子發(fā)射體的報道。烷烴硫醇是修飾金納米粒子最常見的配位體，它很容易通過Au-S鍵[8]自組裝在金納米顆粒球上。Au-S 鍵的存在降低了有機分子包覆的納米金顆粒的HOMO-LUMO間隙，進而增強電子從配體包裹的納米金顆粒發(fā)射到真空中的能力[9]。