BaTiO-,3--TiO-,2-光子晶體及結(jié)構(gòu)色彩研究.pdf

1、光子晶體(PCs)是具有光子帶隙的周期性電介質(zhì)結(jié)構(gòu),落在光子帶隙中的光將不能傳播,正如半導體材料中的能量帶隙.光子晶體具有光子帶隙和光子局域等特征,能夠增強或者抑制原子的自發(fā)輻射,成為實現(xiàn)光通訊和光子計算機的基礎(chǔ).該文主要研究了采用二氧化硅(SiO<,2>)和聚苯乙烯(PS)蛋白石結(jié)構(gòu)膠體晶體模板法制備硫化鎘(CdS)和鈦酸鋇/二氧化鈦(BaTiO<,3>/TiO<,2>)反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的技術(shù),并探討了蛋白石結(jié)構(gòu)膠體晶體的結(jié)構(gòu)色彩

2、(Structural Color)及其應(yīng)用.1.采用Stober法和乳液聚合法分別制備了不同粒徑的單分散性SiO2和PS微球.2.通過膠體粒子自組裝得到SiO<,2>、PS、SiO<,2>/PS復合雙層蛋白石結(jié)構(gòu)膠體晶體模板.膠體粒子的分散性、自組裝方法、溫度和濕度是影響自組裝膠體晶體模板結(jié)構(gòu)和規(guī)整性的主要因素.調(diào)整膠體粒子的沉積速度,延長膠體粒子進行自組裝的時間,更有利于得到長程有序的面心立方結(jié)構(gòu)(FCC)的膠體晶體模板.由于晶體平

3、面的Bragg衍射,膠體晶體模板呈現(xiàn)出鮮艷的結(jié)構(gòu)色彩;蛋白石結(jié)構(gòu)膠體晶體本身即為一種光子晶體,具有不完全光子帶隙.3.以SiO<,2>、PS蛋白石結(jié)構(gòu)膠體晶體作為模板,分別采用化學浴沉積(CBD)和溶膠-凝膠法(Sol-Gel)向模板中填充CdS和BaTiO<,3>/TiO<,2>前體,經(jīng)HF酸刻蝕和煅燒法選擇性除去SiO<,2>和PS模板,得到了有序多孔的CdS和BaTiO<,3>/TiO<,2>復合反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體.掃描電鏡(S

4、EM)觀察發(fā)現(xiàn),反蛋白石光子晶體具有非常規(guī)整的多層結(jié)構(gòu),"空氣球"取代原來的膠體粒子,高介電常數(shù)基質(zhì)(如CdS、BaTiO<,3>/TiO<,2>)構(gòu)成了孔的腔壁,形成周期性電介質(zhì)結(jié)構(gòu).在高介電常數(shù)基質(zhì)的腔壁上分布著"小窗",空氣相通過"小窗"相連,成為一連續(xù)相,使反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體中空氣相和高介電基質(zhì)相分別貫通.球孔的尺度比乳膠粒粒徑要小,使反蛋白石結(jié)構(gòu)的晶格常數(shù)比蛋白石結(jié)構(gòu)的晶格常數(shù)縮小了30％左右,但仍保持了長程有序性.4.膠體