光子晶体的发展及制备研究

介绍了光子晶体的产生、发展历程和制备方法等,实验研究了采用MOCVD技术制备的InP反蛋白石结构三维光子晶体,获得了较好的填充率和结晶质量.为制备三维全带隙InP光子晶体提供了科学依据.     

SiO2微球非密堆积FCC结构光子晶体的制备与表征

利用改进的垂直沉积法、 高温烧结技术和HF酸刻蚀技术, 制备了SiO²微球密堆积结构和非密堆积结构的光子晶体; 利用扫描电子显微镜（SEM）, 观察并比较了二者的结构特点. 通过反射光谱测量和光子带隙计算的比较, 表明非密堆积的SiO²微球光子晶体结构比密堆积的SiO²微球光子晶体结构在L和X方向更易于开通光子带隙.      

垂直沉积法制备二氧化硅胶体晶体及其表征

利用垂直沉积法将单分散的二氧化硅胶体微球自组装生长为胶体晶体 ,并用扫描电子显微镜和紫外可见光分光光度计对其显微形貌和光学特性进行了表征 .结果表明二氧化硅微球有序堆积 ,自组装成胶体晶体 ,其结构为FCC密排结构 ,表面为FCC密排结构的 ( 1 1 1 )面 ;反射光谱还表明 ,所制备的胶体晶体的光子带隙位于可见光波段 .与重力沉淀等其他自组装方法相比 ,垂直沉积法制备胶体晶体具有能够用胶体微球粒径和胶体溶液浓度精确控制样品厚度等优点     

垂直沉积法制备二氢化硅胶体晶体及其表征

利用垂直沉积法将单分散的二氧化硅胶体微球自组装生长为胶体晶体，并用扫描电子显微镜和紫外—可见光分光光度计对其显微形貌和光学特性进行了表征．结果表明二氧化硅微球有序堆积，自组装成胶体晶体，其结构为FCC密排结构，表面为FCC密排结构的(111)面；反射光谱还表明，所制备的胶体晶体的光子带隙位于可见光波段．与重力沉淀等其他自组装方法相比，垂直沉积法制备胶体晶体具有能够用胶体微球粒径和胶体溶液浓度精确控制样品厚度等优点．     

胶态晶体模板法制备三维有序大孔钙钛矿锰材料

以单分散的聚苯乙烯(PS)胶态微球自组装得到三维有序排列的胶态晶体为模板,采用胶态晶体模板法制备出三维有序大孔(3DOM)的钙钛矿锰材料。利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、紫外/可见/近红外分光光谱仪和X射线衍射仪等技术对PS微球的粒径分布、PS胶态晶体和3DOM材料的表面形貌、光谱性能和晶体结构等进行了测试。测试结果表明:合成的PS微球粒径大小非常均匀,自组装得到的胶态晶体模板形成面心立方密堆积结构,得到的3DOM材料形成三维空间网状结构,孔结构均匀;同时,制备的PS胶态晶体具有较好的光子禁带效应,3DOM材料已形成单相钙钛矿晶体结构。     

反蛋白石结构硫化锑光子晶体的制备

用改进St ber法制备出单分散的SiO2胶球.通过离心沉降法将SiO2胶球有序排列,得到蛋白石结构的SiO2光子晶体,该方法可制备出较大尺寸的蛋白石结构光子晶体.以得到的SiO2光子晶体为模板,通过化学反应向模板间隙填入Sb2S3后再经氢氟酸腐蚀去除二氧化硅胶晶模板,制备出反蛋白石结构硫化锑光子晶体.     

AIE聚合物反蛋白石光子晶体荧光薄膜检测四氢呋喃气体

建立高灵敏检测易挥发有机溶剂的方法.采用牺牲模板法制备了具有三维大孔结构的SiO2反蛋白石光子晶体薄膜,填充具有聚集诱导发光效应(AIE)的聚四苯基乙烯衍生物(TPEP),得到对四氢呋喃气体敏感的光子晶体荧光传感薄膜.该薄膜在464 nm处发射荧光,当置于四氢呋喃气体氛围中,发生荧光猝灭.选择光子禁带蓝带边与荧光发射波...     

垂直沉积法自组装胶体光子晶体的研究进展

光子晶体是一类电介质常数非均匀分布的人工材料,由于其折射率的非均匀分布对入射电磁波的调制会产生类似于半导体能带结构的光子带隙特性.自1987年提出光子晶体的概念以来,采用自组装方法制备胶体晶体已成为近年来的光子晶体领域的研究热点.基于垂直沉积的自组装方法因具有设备简单、经济,制备周期短, 晶体层厚可控等优点而受到日益广泛的重视.本文阐述了垂直沉积法自组装的机理、实验方法、缺陷控制、应用研究等方面的最新进展,并对垂直沉积法自组装光子晶体的发展趋势及前景作了介绍.     

自组装方法制作带有缺陷的三维光子晶体

采用自组装方法制作三维光子晶体及其反相结构，并将自组装方法与光刻技术联合，制备出具有各种缺陷的三维光子晶体。SEM显示出晶体具有较高质量，缺陷层也具有均匀性。     

SiO2/ZnO 三维光子晶体的制备及光学性质

采用垂直沉积法制备了三维SiO2光子晶体模板。以醋酸锌为前躯体,成功制备了SiO2/ZnO三维复合光子晶体。扫描电子显微镜测试结果表明SiO2和SiO2/ZnO光子晶体均为面心立方结构排列。光学测试表明SiO2和SiO2/ZnO周期性阵列均在[111]方向出现了光子带隙。当具有较高折射率的ZnO材料包覆后,SiO2/ZnO 光子晶体[111]方向光子带隙的中心波长发生红移,光子晶体基元材料的有效折射率有所增加。同时,光子晶体的光学性质与样品内部的缺陷态密度密切相关。     

光子晶体的理论与实验研究

光子晶体是一种介电常数呈周期性分布的介质材料,周期为光波长量级。在光子晶体材料中存在着特殊的频带,在这些频带中光波被禁止传播。研究光子晶体的理论有等效折射率模型、平面波法、传输矩阵法、有限时域差分法及多极法等。制备光子晶体的技术有层层叠加技术、打孔法、微机械技术、胶体晶体法、反蛋白石法、立体平板刻蚀技术等。     

基于聚苯乙烯模板的二维光子晶体的制备

给出了一种制备聚苯乙烯小球蛋白石结构光子晶体,并运用单层聚苯乙烯小球为模板制备了一系列二维光子晶体的方法,包括α-Fe_2O_3二维碗状光子晶体和ZnO柱二维光子晶体结构,并通过大面积反射谱测量了聚苯乙烯胶体光子晶体的光子带隙.聚苯乙烯小球模板法制备方法简单,成本低,重复性好,而且是大面积生长,为制备各种形貌的二维光子晶体提出了新思路.     

单分散PS微球的制备及其胶体晶体的组装

无皂乳液聚合法制备了不同尺寸单分散的PS微球,采用离心法和垂直沉降法将之组装成具有光子带隙的人工欧泊.采用扫描电子显微镜(SEM)和可见-紫外光度计对PS胶体晶体的形貌、结构和光学性能进行了观察测试.结果表明厚度较大的PS胶体晶体可以通过离心法组装制得,当转速为1 000 r/min、干燥温度为40℃时可以组装得到高质量的PS胶体晶体,而垂直沉降法则较适合组装薄型的胶体晶体.从样品的光学特性讨论了适合组装的乳液固含量,改变组装胶体晶体的PS微球粒径可以得到不同的光带隙波长.     

SiO2纳米粒子制备及自组装光学性能

运用溶胶一凝胶法制备了不同粒径单分散SiO2纳米微球,垂直沉积法制备了SiO2三维光子晶体薄膜．通过SEM研究了SiO2光子晶体的微观结构,探讨了薄膜内裂痕形成原因与克服办法．通过分光光度计测定了光子晶体的带隙位置,与理论计算相吻合．光子晶体带隙随着SiO2微球粒径增加带隙红移．     

二维六边形晶格光子晶体的带隙研究

运用平面波展开法模拟计算了二维六边形晶格光子晶体的能带结构,得到了使光子带隙最大化的结构参数.分别以不同介质作为本底,由圆柱、正方直柱和六角形直柱空气孔构成的六边形晶格光子晶体都出现了完全光子带隙,为进一步光子晶体的实验制备和应用提供了理论依据.     

光子晶体的发展和应用

20世纪80年代末出现的光子晶体是一种具有光子带隙的新材料,它独特的性质使得光子晶体具有广泛的应用前景.该文介绍了三维光子晶体的制备技术,并综述了光子晶体的一些物理特性及在光学、微波方面的应用.     

随角异色光子晶体薄膜的制备与FDTD模拟

具有随角异色性能特征的光子晶体正逐渐成为较好的光学防伪薄膜材料.采用时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)法研究光子晶体的光调制特性,以空气柱形2维光子晶体为研究对象,通过光学仿真分别模拟了不同孔洞直径、孔洞间隙的2维光子晶体的反射光谱.结果发现,孔洞直径为800 nm、间隙为800 nm、深度为400 nm的2维光子晶体具有较好的随角异色特征.采用磁控溅射法进行了在Si衬底表面制备Cr-Si Ox双层膜结构的实验,并利用光刻法制备了相应的光子晶体,实验结果与模拟结果匹配.     

锗圆柱构造的二维光子晶体带隙结构分析

采用平面波展开法研究了由锗圆柱构成的Triangular格子、Kagome格子和Graphite格子二维光子晶体的带隙结构,发现Kagome格子和Graphite格子结构的光子晶体具有完全光子带隙,并得到了使完全带隙最大化的结构参数。数值计算结果表明,Graphite结构二维光子晶体在填充比从f=0.058到f=0.605连续变化的很大范围内都有完全带隙出现,在低能区出现了Δ=0.053(ωa/2πc)的较大带隙。为二维光子晶体材料的制备和应用提供理论依据。为二维光子晶体材料的制备和应用提供理论依据。     

PAH-SiO_2反蛋白石光子晶体薄膜可视化检测挥发性醛

制备了功能聚合物聚烯丙胺(PAH)填充的SiO_2反蛋白光子晶体薄膜,实现了对挥发性醛(包括甲醛、乙醛、丙醛、丁醛及戊醛)的可视化检测。当所制薄膜置于醛气体中时,光子禁带红移超过100 nm,薄膜颜色从初始的蓝色变为黄绿色。这是由于SiO_2反蛋白石三维大孔结构有利于气体扩散及在孔壁的吸附,PAH的氨基与醛基发生亲核加成反应,同时部分气体在孔壁冷凝,导致薄膜的平均折射率增大;而当薄膜再次置于空气中,由于氨基与醛基的反应可逆,同时吸附的气体发生脱附,薄膜的平均折射率减小,光子禁带蓝移,薄膜恢复至蓝色。所制光子晶体薄膜实现了对挥发性醛的可视化检测,且可重复使用,为制备新型气体传感器提供了思路。     

二维光子晶体的能带分析

光子晶体是一种介电常数空间周期性变化、具有光子带隙结构,能控制光子传播状态的新型材料.根据横截面上介质柱构成的多边形边数n和数目m满足一定关系.介绍了三种二维光子晶体的结构.利用平面波展开法(PWE)计算并仿真了三种光子晶体的TE和TM偏振模式的禁带结构分布,得出了介质柱排列方式对禁带带隙的影响.为进一步光子晶体的实验制备和实际应用提供了理论依据.