一維光子晶體的理論計(jì)算及三維反蛋白石結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、光子晶體由于具有獨(dú)特的調(diào)節(jié)光子傳播狀態(tài)的功能,是光電集成和光通信的基礎(chǔ)材料,有關(guān)光子晶體的研究是目前信息功能材料研究的前沿領(lǐng)域。本論文理論部分以一維光子晶體為研究對(duì)象,計(jì)算模擬了不同結(jié)構(gòu)光子晶體的光學(xué)特性;實(shí)驗(yàn)部分圍繞以三維膠體晶體為模板制備得到的有序大孔材料展開,系統(tǒng)研究了其形成機(jī)理、微觀結(jié)構(gòu)、帶隙性質(zhì)及應(yīng)用。主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　 1.針對(duì)普通光子晶體全反射鏡的兩大缺點(diǎn),設(shè)計(jì)了寬頻帶一維三元光子晶體異質(zhì)結(jié)構(gòu)全方向反

2、射鏡,異質(zhì)結(jié)構(gòu)有效的增大了全反鏡的工作帶寬,三元結(jié)構(gòu)可以降低對(duì)制備精度的要求?；谝痪S光子晶體超晶格的多通道濾波器中,通過改變晶格的結(jié)構(gòu)參數(shù)即可以很方便的調(diào)節(jié)光子禁帶中透射帶的數(shù)目以及透射帶中透射峰的數(shù)目。討論了分別由Al、Ag、Au、Cu四種金屬和SiO2構(gòu)成的金屬/電介質(zhì)型光子晶體的透射和吸收光譜以及這兩者之間的關(guān)系,結(jié)果表明光子晶體中金屬的吸收行為并不只是跟光子晶體的帶隙結(jié)構(gòu)有關(guān),而更多的是取決于晶體中電場(chǎng)的空間分布情況。

3、　　 2.采用改進(jìn)的垂直沉積法制備了各種不同粒徑微球的聚苯乙烯膠體晶體模板并對(duì)它們進(jìn)行了表征。針對(duì)目前TiO2反蛋白石結(jié)構(gòu)制備中的填充率低、易塌陷、表面平整度差、成品率低、尺寸微小等缺陷,使用優(yōu)化調(diào)整的溶膠-凝膠技術(shù)結(jié)合模板技術(shù)、高溫煅燒技術(shù)制備得到了大面積周期有序的TiO2多孔結(jié)構(gòu)。掃描電鏡照片顯示,其結(jié)構(gòu)表面平整,塌陷和缺陷極少。以稀土Tb3+作為探針,研究了TiO2反蛋白石結(jié)構(gòu)的光子帶隙對(duì)其自發(fā)發(fā)射光譜的調(diào)制,觀察到了光子帶隙對(duì)

4、處于其禁帶中心的光發(fā)射的抑制和處于其短波帶邊的光發(fā)射的增強(qiáng)。
　　 3.以SiO2膠體晶體為模板,使用單體填充而后加熱聚合的方法制備了PMMA反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體,其大孔結(jié)構(gòu)有序性非常良好,在數(shù)百平方微米范圍內(nèi)單晶連續(xù)無裂紋。利用聚合物PMMA透明、柔韌性高的特點(diǎn),制備得到了平方厘米量級(jí)的柔性可卷曲的反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體薄膜,這種薄膜可以像卷紙一樣被卷曲數(shù)圈而不破裂。研究了PMMA反蛋白結(jié)構(gòu)光子晶體對(duì)置于其中的有機(jī)發(fā)光小分子Al