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．     

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.     

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.     

SiO2三维光子晶体薄膜的制备与光学特性

利用胶体晶体法沉积SiO2三维光子晶体,利用扫描电子显微镜(SEM)和分光光度计研究该晶体的结构特性和光谱特征,考察颗粒浓度、反应温度对光子禁带的影响.结果表明:随着SiO2颗粒浓度增大,反射强度随之增大,当浓度为1.92%时,反射强度最大,进一步增加浓度反射强度降低,同时光子禁带宽度变窄,禁带位置蓝移;随着温度增加,...     

垂直沉积法组装二元聚苯乙烯胶粒晶体

采用垂直沉积法组装了二元聚苯乙烯胶粒晶体,研究了两种聚苯乙烯胶体微球的粒径比、质量比、温度和分散介质中乙二醇含量等因素对二元聚苯乙烯胶粒晶体组装花样的影响.粒径比>4.45、质量比≥74∶26是形成面心立方二元聚苯乙烯胶粒晶体的必要条件.组装温度为60℃,分散介质中乙二醇质量分数为6%时,可得到更高质量的二元聚苯乙烯胶体晶体.胶体微球二元垂直沉积机理研究表明:两种聚苯乙烯胶体微球是同时在基片的表面进行组装的;胶体微球在介质中的布朗运动、沉降速率及其在基片表面的组装速率三者之间匹配越好,所得二元聚苯乙烯胶粒晶体质量越高.     

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。     

三维有序光子晶体制备及其光学表征

利用重力自组装方式获得了聚苯乙烯(Polystyrene,PS)微球三维有序结构的光子晶体模板.借助毛细管力作用,将BPS(B2O3-P2O5-SiO2)溶胶填充到PS蛋白石模板,制备出层数可控的PS蛋白石及网状BPS反蛋白石模板.吸收及透射光谱表明,光子带隙位置因PS固化时收缩而表现出较大幅度的蓝移.XRD衍射图表明BPS在烧结过程中,随温度升高,BPO4晶相增加,将影响BPS骨架结构的介电常数.     

在乙醇介质中制备SiO2光子晶体及其表征

以乙醇为介质,用二氧化硅球沉降法制备有序性较好的人工欧泊(Opal),并对二氧化硅球排布进行了显微形貌及透射谱表征.结果显示二氧化硅微球有序堆积,其结构为类面心立方晶型,与目前的理论研究结果符合得很好.     

一维光子晶体光学传输特性的研究

光子晶体作为一种新型的材料,由于其独特的性能和广泛的应用前景,使得它从1987年提出光子晶体概念到现在的短短十来年时间里,得到飞速的发展.文章主要研究光在一维光子晶体中的传输特性.     

PAAm/TiO_2一维光子晶体的制备

采用层层旋涂的方法制备了PAAm(聚丙烯酰胺)/TiO2一维光子晶体。利用扫描电子显微镜和紫外-可见反射光谱对一维光子晶体层层沉积的结构、表面形貌和光子禁带进行了表征,并研究了成膜参数与光子禁带的关系。结果表明,通过调控旋涂速度或者PAAm溶液浓度,可以制备出具有不同光子禁带的PAAm/TiO2一维光子晶体,且光子禁带随旋涂速度的增大线性蓝移,随PAAm溶液浓度的增大线性红移。因此,通过调控成膜参数,可以有效的调控一维光子晶体的光子禁带,所制备的一维光子晶体在环境监测、化学及生物传感器等方面有着潜在的应用前景。     

一维掺杂光子晶体带隙结构的研究

基于传输矩阵法,数值研究了掺杂一维光子晶体带隙特征。研究表明:一维掺杂光子晶体的带隙是由光子晶体结构决定的,不掺杂时,禁带中心无导带;当掺杂时,禁带中心位置出现一个极窄的导带,并且导带深度随着掺杂位置的不同而变化,当掺杂位置一定时,改变杂质层的折射率,发现随着折射率的变化,禁带中心的导带深度也会随折射率变化而变化,这样我们可以根据晶体的结构,适当选择掺杂位置和杂质折射率,就会在禁带中心出现一个极深的导带,一维光子晶体的这种特性可应用于滤波器件和光学谐振腔的设计。     

一维光子晶体的带隙分析

折射率交错变化的薄膜结构 ,可以作为一维光子晶体来分析 .采用薄膜光学理论 ,分析了光波在该类一维光子晶体中的传播特性 ,探讨了光子晶体膜层的折射率、光学厚度、中心波长等对一维光子晶体光带隙性能的影响 ,从而为一维光子晶体的设计提供参考 .     

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.      

光子晶体的物理特性及其应用

光子晶体材料是一种由不同电介质周期性分布而形成的人工材料,在自然界中存在较少。光子晶体具有光子禁带,对光具有局域作用,可用于制造高品质光纤、高功率激光器、带阻滤波器、高效率天线等,应用前景非常诱人,但现在大规模进入民用还有许多关键技术等待人们去解决。     

Preparation of modified SiO2 colloidal spheres with succinic acid and the assembly of colloidal crystals

SiO2 colloidal spheres were synthesized by St-ber method. In order to enhance surface charge of the SiO2 spheres, they were modified with succinic acid. Scanning electron microscope (SEM) shows that the average size of modified SiO2 spheres is 473 nm, and its distribution standard deviation is less than 5%; Fourier-transform infrared spectra (FT-IR) and X-ray photoelectron spectrometer (XPS) results indicate that one end of succinic acid is chemically bonded to the SiO2 spheres through esterification; Zeta potential of the modified SiO2 spheres in water solution is improved from -53.72 to -67.46 mV, and surface charge density of the modified SiO2 spheres is enhanced from 0.19 to 0.94 μC/cm2. SiO2 colloidal crystal was fabricated from aqueous colloidal solution by the vertical deposition method at 40℃ and 60% relative humidity. SEM images show that the sample of SiO2 colloidal crystal is face-centered cubic (fcc) structure with its (111) planes parallel to the substrate. Transmission measurement shows the existence of photonic band gap at 1047 nm.     

光子晶体在卡塞格伦光学天线中的应用

光子晶体是一种介电常数在空间周期变化的人造晶体,其最基本的特征是具有光子禁带,是一种新兴的光学材料,其优异的光学特性适应了光学天线发展的需求。文中在介绍了光子晶体的结构、特性及其主要的理论研究方法的基础上,针对光学天线小型化的趋势,介绍了光子晶体的带隙特性给光学天线在分束、滤波、准直方面性能改善提供的便利,最后着重阐述了光子晶体器件在卡塞格伦光学天线中的应用。