二氧化硅和聚苯乙烯膠體晶體的制備及模板法制備反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的初步研究.pdf

1、光子晶體是一種介電常數(shù)(或折射率)周期性調(diào)制的有序結(jié)構(gòu)，其中介質(zhì)折射率的周期變化對光子的影響與半導(dǎo)體材料中周期性勢場對電子的影響相類似。光子晶體的基本特征是具有光子帶隙，頻率落在帶隙中的電磁波是被禁止傳播的。這就使得光子晶體具備許多普通光學(xué)材料沒有的新性質(zhì)，這些新的性質(zhì)在集成光學(xué)、微波通信、強(qiáng)場光學(xué)等領(lǐng)域具有潛在的巨大的實(shí)用價(jià)值。 自從光子晶體的概念被提出以來，不同波段的一維、二維光子晶體已相繼被制造出來，但從應(yīng)用角度來看，真正

2、令人感興趣的是制造可見——近紅外波段的三維光子晶體。對于制造光學(xué)波段的光子晶體，化學(xué)方法顯示出比微機(jī)械加工方法更大的優(yōu)越性，其中利用膠體顆粒自組裝是一種非常簡便的方法。用單分散的SiO2微球或PS(聚苯乙烯)微球，在懸浮液中可自組裝形成密堆積的膠體晶體，該類結(jié)構(gòu)具有很好的長程有序性。遺憾的是它們的介電常數(shù)和空氣的相差不大，不能產(chǎn)生完全帶隙，而制備具有較高折射率的完全光子帶隙的光子晶體是人們努力的方向，因此可以向上述膠體晶體孔隙中注入高介

3、電常數(shù)介質(zhì)，然后去除原來的膠體微球得到球形孔隙的“反歐泊”(inverseopal)結(jié)構(gòu)以提高其折射率比值。“反歐泊”實(shí)際上由折射率不同的兩種介質(zhì)組成，一為大孔內(nèi)的空氣，另一個為孔壁的介質(zhì)。當(dāng)孔壁與空氣的折射率之比即相對折射率n=n2/n1足夠大時(shí)就可以形成完全光子帶隙。 在這種方法中，制備出單分散性好的、性質(zhì)穩(wěn)定的膠體微球以及利用膠體微球自組裝成膠體晶體模板是制備具備完全光子帶隙的光子晶體的關(guān)鍵步驟。本文在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上

4、利用自制的聚苯乙烯和二氧化硅膠體微球組裝出高度有序的膠體晶體模板，并利用溶熱法向模板中填充硫化鎘。本論文的主要工作如下： 利用無皂乳液聚合的方法制備單分散聚苯乙烯(PS)微球，利用經(jīng)典St(o)ber方法制備單分散二氧化硅(SiO2)微球乳液，簡單討論了反應(yīng)體系條件對微球尺寸的影響；采用離心法、垂直沉降法組裝PS膠體晶體，采用重力沉降、垂直沉降法組裝SiO2膠體晶體；通過掃描電子顯微鏡對膠體晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并通過膠體晶體對可見