基于直接胶体晶体刻蚀技术的高度有序纳米硅阵列的尺寸及形貌控制

以自组装单层胶体小球阵列为掩模，采用直接胶体晶体刻蚀技术在硅表面制备二维有序尺寸可控的纳米结构.在样品制备过程中，首先通过自组装法在硅表面制备了直径200nm的单层聚苯乙烯(PS)胶体小球的二维有序阵列；然后对样品直接进行反应离子刻蚀(RIE)，以氧气为气源，利用氧等离子体对聚苯乙烯小球和对硅的选择性刻蚀作用，通过改变刻蚀时间，制备出不同尺寸的PS胶体小球的有序单层阵列；接着以此二维PS胶体单层膜为掩模，以四氟化碳为气源对样品进行刻蚀；最后去除胶体球后得到二维有序的硅柱阵列.SEM和AFM的测量结果表明：改变氧等离子体对胶体球的刻蚀时间和四氟化碳对硅的刻蚀时间，可以控制硅柱的尺寸以及形貌，而硅柱阵列的周期取决于原始胶体球的直径. 关键词： 胶体晶体刻蚀 纳米硅柱阵列     

聚苯乙烯多孔薄膜的密度梯度控制

利用单分散的SiO2微球自组装制备了含一种尺寸微球的SiO2胶体晶体和含多种尺寸微球的多层异质结构。对含一种尺寸微球的SiO2胶体晶体进行煅烧和刻蚀处理后,胶体晶体中空隙所占比例大于立方密堆结构的26%,形成了非密堆结构,而且刻蚀时间越长,空隙比例越大。在同样的热处理和刻蚀条件下,微球尺寸越小的胶体晶体被刻蚀的程度越高,结构中空气空隙所占的比例越大。对SiO2多层异质结构经过煅烧和刻蚀处理后,得到了空隙梯度变化的多层结构,以此为模板制备了密度梯度变化的聚苯乙烯多孔薄膜。薄膜各层之间形成了平滑的过渡,没有显示出明显的层间缺陷,且孔与孔之间没有出现3维有序多孔结构中常见的大的连通孔道。     

光纤表面自组装胶体晶体微结构的实验研究

利用自组装方法在普通单模光纤裸纤表面生长胶体晶体,采用自组装方法制备了一种新型的三维光子晶体微结构光纤。将单分散度小于2％的二氧化硅胶体微球超声分散于乙醇溶液,通过垂直沉积法在表面经湿法腐蚀处理的裸光纤表面组装胶体晶体。采用SEM对样品进行表征,胶体样品表面为六角密排列,晶体呈FCC结构,其（111）晶面平行于光纤表面。当微球直径远小于光纤直径时,在60℃温度下制备的胶体样品有较好的质量。     

SiO_2胶体晶体自组装技术

介绍了垂直沉降法和旋涂法制备SiO2胶体晶体,并对两种方法制备的胶体晶体在宏观形貌、微观结构及光子带隙性质进行了比较。采用改进的Stober法在乙醇介质中合成粒径不同、单分散性较好的SiO2微球,用垂直沉积法和旋涂法制备出有序性较好的密排结构的SiO2胶体晶体。宏观照片表明,用旋涂法制备的SiO2胶体晶体经白光照射出现的光柱呈6次对称,而垂直沉降法制备的胶体晶体表面出现条纹。SEM分析表明,选用不同溶剂在同等旋涂工艺下制备SiO2胶体晶体,用乙醇和乙二醇混合溶液作溶剂制备出的SiO2胶体晶体质量最好。透射光谱表明,垂直沉降法所制备的胶体晶体在(111)方向具有明显的光子带隙性质,而旋涂法制备的胶体晶体则不明显。     

Ag_2O胶体粒子的自组装单层膜和多层膜

本文制备了Ａｇ２Ｏ胶体粒子的自组装单层膜和多层膜。运用接触角测量、红外吸收光谱和紫外可见吸收光谱等手段证实了Ａｇ２Ｏ胶体粒子能够组装在具有羧基的基底上,在有１,１８ 十八烷基二羧酸做为交联剂的情况下还可形成自组装多层膜     

采用溶胶凝胶协同自组装与光刻相结合的方法在反蛋白石结构薄膜中引入二维缺陷

采用溶胶凝胶协同自组装与光刻相结合的方法,在光子晶体反蛋白石结构中引入缺陷,通过溶胶凝胶协同自组装方法在硅片上垂直沉积胶体晶体复合薄膜,把BP212正性光刻胶均匀旋涂在复合薄膜上,通过曝光、显影等光刻工艺,把掩膜版图案复制在复合薄膜上,用此样品再次垂直沉积一层复合薄膜,使图案被复合薄膜覆盖.最后去除胶体微球与光刻胶图案,从而在反蛋白石结构中引入缺陷,用扫描电子显微镜对样品进行表征.分析了光刻胶图案对胶体微球排列的影响.     

单轴压力下Ge2X2Te5(X=Sb,Bi)薄膜拓扑相变的第一性原理研究

随着拓扑绝缘体的发现, 材料拓扑物性的研究成为凝聚态物理研究的热点领域. 本文基于第一性原理计算, 研究了化合物Ge₂X₂Te₅ (X=Sb, Bi) 的块体结构和二维单层和双层薄膜结构的拓扑物性, 以及单双层薄膜在垂直方向单轴压力下的拓扑量子相变. 研究发现, A型原子序列排列的这两种化合物都是拓扑绝缘体, 其单层薄膜都是普通金属, 而双层薄膜都是拓扑金属, 单层和双层薄膜在单轴加压过程中都没有发生拓扑量子相变; 这两种化合物的B型原子序列的晶体是普通绝缘体, 其所对应的薄膜, Ge₂Sb₂Te₅单层是普通金属, 双层薄膜和Ge₂Bi₂Te₅的单层和双层薄膜均为普通绝缘体, 但是在单轴加压过程中B 型原子序列所对应的单层和双层薄膜都转变为拓扑金属.     

光学材料 光学晶体、液晶

O734 2006065400 ZnO光子晶体的制备及其光子带隙特性研究=Growth and photonic band gap properties of ZnO photonic crystals [刊,中]/谢娟(电子科技大学微电子与固体电子学院,四川,成都(610054)),邓宏…//半导体光电．—2006,27 (3)．—300-302利用重力场下的自组装,将单分散的ZnO胶体颗粒悬浮液自组装为三维光子晶体。通过扫描电镜图谱,透射光谱对制得的ZnO光子晶体进行了表征。结果表明,这种方法可得到排列有序的光子晶体,改变反应条件可以控制ZnO胶体球的尺寸。制得的样品有较宽的光子禁带,且禁     

带电胶体粒子结晶过程的实验研究

利用带电单分散聚苯乙烯胶体粒子，通过自组装机理，制备了体积百分比为4.8%的具有多晶结构的胶体晶体，并用Kossel衍射技术和紫外可见分光光度计分别对晶体的生长过程进行了监测.通过对Kossel的图像分析检测不同阶段相应的晶格结构，发现胶体结晶过程晶体结构演变顺序为由液态—随机层结构—堆无序结构—面心立方孪晶结构到面心立方结构.定量地确定了结晶过程中晶体不同晶面的晶面间距和晶体的晶格常数，通过紫外可见分光光度计测量的晶体透射谱图，计算得到111晶面的晶面间距和晶体的晶格常数，与用Kossel衍射技术得到的结果相一致，还发现随样品放置时间的延长，衰减峰变窄和加深，并向短波方向移动，对应着晶体的晶格常数减小的现象. 关键词： 胶体晶体 自组织 Kossel环 聚苯乙烯粒子     

氧等离子体处理对GaAs表面单层自组装SiO2纳米球薄膜的影响

二维纳米阵列结构因其重要的光学性能被广泛应用于各类光电子器件。本文对自组装单层SiO2纳米球掩模刻蚀法制备GaAs纳米柱二维阵列结构的关键工艺技术进行了研究。采用旋涂法在GaAs表面制备自组装单层SiO2纳米球,重点研究了GaAs表面氧等离子体亲水处理工艺对纳米球排列特性的影响,获得最佳工艺条件为功率配比100 W+80 W、腔室压力4 Pa、氧气流量20 mL/min、处理时间1200 s,并最终得到排列紧密的大面积单层纳米球薄膜。以单层纳米球为掩模,采用感应耦合等离子体刻蚀技术在GaAs表面制备了纳米柱阵列并测试了其表面光反射谱。测试结果表明,GaAs纳米柱阵列在特定波段的反射率降低至5%,远低于表面无纳米结构的薄膜材料表面高达40%的光反射。分析表明纳米柱可以激发米氏散射共振效应,从而有效降低反射率并提升光吸收。     

胶体晶体和基于胶体晶体的纳米结构

胶体晶体及基于胶体晶体的各种纳米结构的制备和物理性质是近来物理学和材料科学共同关注的一个热点，文章简要阐述了胶体颗粒间的基本相互作用，着重介绍了各种胶体晶体的制备方法；结合我们近期的工作，综合评述了胶体晶体在二维纳米颗粒阵列、二维有序孔单层膜及三维光子晶体等纳米结构材料研究中的应用，并对未来的发展进行了展望。     

高质量三维胶体光子晶体中慢光速与超光速的实验研究

利用飞秒脉冲自相关技术研究了高质量三维胶体光子晶体中的慢光速和超光速效应.实验中使用的胶体光子晶体是采用压力控制的绝热沉积技术（PCIHVD）制备的、由聚苯乙烯小球组成的人工蛋白石结构.由于其中的缺陷和位错密度很低,它们具有很高的通带透过率和陡峭的能带边缘.测量了从通带到带边直至带隙中央群速度的变化,在只有20层左右小球的样品中观察到低至0.43c的慢光速以及高至1.34c的超光速现象.此外,利用时域有限差分（FDTD）方法对短脉冲在三维光子晶体中的群速度进行了数值模拟,并且和 关键词： 三维胶体光子晶体 慢光速 超光速 脉冲自相关     

Two-dimensional colloidal crystal corrugated waveguides

We demonstrate, for what is to our knowledge the first time, two-dimensional (2D) corrugated waveguides at optical wavelengths obtained by use of 2D colloidal crystals. We report experimental studies of light coupling into and out of the waveguide structure. The diffracted light shows interesting optical properties that exist only in such 2D grating structures. Field distribution of the fundamental mode in the structure is studied by use of a simplified model in our analysis. Potential applications of this type of structure are discussed.     

三维有序二氧化锰大孔材料的模板技术合成及表征

以单分散SiO2 胶态晶体球形成的三维有序结构为模板 ,利用胶体晶模板技术合成了三维长程有序的二氧化锰大孔材料 .通过X射线粉末衍射 (XRD)和扫描电子显微镜 (SEM)对产物进行了表征 .其中XRD数据显示所得产物为纯四方相二氧化锰 .SEM结果表明 ,所合成的二氧化锰大孔材料孔大小均匀 ,空间排列高度有序 ,很好地复制了SiO2 胶态晶体球的自组装方式 .此外 ,对三维有序二氧化锰大孔材料的合成过程进行了分析 ,研究了前体填充次数对产物孔结构的完整性和有序性的影响 ,还发现产物孔径的收缩存在异常现象 .     

Determination of the colloidal crystal nucleation rate density

Colloidal suspensions of charged latex microspheres in water exhibit liquid-like or crystalline ordering depending on particle interaction and concentration. By virtue of large particle spacing and slow dynamics, colloidal systems offer a unique opportunity to study interfacial structure and dynamics. This paper presents the first reported experimental study of the nucleation rate density, c, of an nonequilibrium (supercooled) colloidal liquid to colloidal crystal first order phase transition. Local and global observations of colloidal crystals growing from a metastable colloidal liquid were used to determine c. Microscopic local observations revealed homogeneous nucleation and constant interface velocity growth of quasispherical crystallites in the bulk and heterogeneous nucleation of a crystalline sheet with lower growth velocity at the cell wall. Complementary global observations of the recrystallization transition made by measuring the time dependence of the suspension transparency (the fraction of transmitted laser light) determined c by fitting this curve to a model based on an extension of Avrami's theory of crystallization.     

Sound velocity measurements of nuclear-ordered solid 3He along the melting curve

We have measured the temperature dependence of the 10.98 MHz longitudinal sound velocity of solid 3He in the nuclear-ordered U2D2 phase and in the paramagnetic phase along the melting curve. The temperature dependence of the sound was attributed to the contributions from the nuclear spin system and the molar volume change along the melting curve. The sound velocity increased with temperature as T4 in the U2D2 phase and the sound anisotropy due to the exchange interaction was found to be about 10% among single-domain crystals investigated. The average value of the Gruneisen constant of the spin wave velocity in the ordered phase was gamma(c) = 16 and is compared to the calculated value of the multiple-exchange model.     

2D interactions and binary crystals of dipolar and quadrupolar nematic colloids

In this Letter, we demonstrate that the symmetry of the elastic interaction between the dipolar and quadrupolar colloidal particles in the nematic liquid crystal leads to a novel variety of 2D nematic "binary" colloidal crystals, which have not been observed in any colloidal system. The dipolar-quadrupolar interaction is highly anisotropic and shows a power-law dependence when the particles approach each other along the director field with a pair-binding energy of the order of several thousands of k(B)T for 4 microm diameter colloids.     

FCC结构胶体光子晶体的制备及其带隙特性测量

基于对光纤传输特性和胶体光子晶体制备方法的研究,提出了用外加电场控制的方法制备光子带隙位于通讯波段的FCC结构的胶体光子晶体,并用光纤系统测试胶体光子晶体的带隙特性.采用RSOFT模拟了胶体光子晶体的带隙,分析了带隙位于通讯波段时所需的胶体微球的基本参量(微球折射率和直径).采用自组装的方法,用步进电机控制玻璃基片向上的拉升速率.速率为5 μm/s,同时外加一电场.用扫描电镜观测胶体晶体的表面形貌,并设计了单模光纤系统测量胶体光子晶体的带隙特性.测试的透射谱线表明胶体光子晶体的带隙中心波长为1552 nm.测试结果和模拟结果具有很好的一致性,误差只有2 nm.     

One-dimensional opal photonic crystals

One-dimensional opals are 1D self-assembled close packed colloidal crystals consisting of monodisperse colloidal globules. Polystyrene globules with sizes in the 1.9–10 μm range sit on a flat substrate and touch two neighbors in diametrally opposite contact points. These opals are quasi-1D photonic crystals. Optical modes, including whispering gallery modes of individual globules, coupled collective modes, and nanojet-induced modes, are visualized in 1D opals.     

带电粒子形成胶体晶体的有效硬球模型判据的计算机模拟验证

在对胶体晶体的研究中,带电粒子胶体晶体的形成机理比硬球胶体晶体更加复杂,对其形成条件目前还缺少有效的判断依据. 有效硬球模型判据提出以有效直径作为判断参数. 为了验证该判据的有效性,利用布朗动力学模拟研究了不同有效直径下带电粒子胶体晶体的特性. 为了更加定量地研究单因素对带电胶体晶体形成的影响,取有效直径为2.8至0.8,并对一定的有效直径,研究了粒子几何直径和排斥力不同情况下的结晶行为. 在布朗动力学模拟过程中,采用径向分布函数和键序参数方法检测体系的结构变化,并分析所形成的晶体结构. 结果表明,在判断带电粒子胶体体系能否形成有序结构方面,有效硬球模型判据有一定的合理性. 但是,并不能将有效直径作为唯一的判别参数,而是需要综合其他参数的影响,这显示出该判据的片面性. 关键词： 布朗动力学模拟 带电胶体晶体 有效硬球模型