氧化鎢等離子共振效應

等離子體共振效應是一種物理光學現象。它利用光在玻璃與氧化鎢薄膜介面處發生全內反射時滲透到氧化鎢薄膜內的消失波,引發氧化鎢中的自由電子產生表面等離子。在過去數十年中，局域表面等離子共振效應被簡單的認為是貴金屬納米顆粒的光學屬性，然而，隨著半導體和氧化物納米晶體中的 LSPR 的發現，這種觀點正在發生變化。關於半導體和氧化鎢材料的等離子共振效應多是通過摻雜貴金屬來實現。

對三種氧化鎢進行近紅外測試，在 350-1400 nm 波長範圍內，本體氧化鎢在可見光和近紅外區域沒有明顯吸收峰存在，而 W-300 和 W-400 樣品均在近紅外區 1050 nm 附近有明顯的吸收峰存在。表明氫化後的兩種樣品表現出表面等離子共振效應。

簡單的氫化作用就能使得氧化鎢表現出等離子共振效應。這是因為在氧化鎢中引入了氧空位，形成了氧缺陷結構的氧化鎢。氧空位的存在使得自由載流子密度達到1021cm以上，引起表面自由載流子的集體震盪從而誘導表面等離子共振現象。比較 W-300 和 W-400 樣品，我們發現 W-300 樣品表現更明顯的等離子共振效應。這可能是因為 W-300 樣品在引入了氧空位後除邊緣區域外晶體結晶性仍較好，而 W-400 樣品無序區域較大，晶體結晶性差，降低了等離子共振強度。此外，從等離子共振效應原理來說，當反射光照射時，黑藍色的 W-400 樣品吸收的光子能量相對較少，激發的自由載流子密度相對 W-300 樣品要少，因此表現較弱的等離子共振效應。