單分散SiO-,2-微球及蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的制備.pdf

1、光子晶體(photonic crystal)的概念是E.Yablonovitch和S.John在1987年同時(shí)分別提出來(lái)的。光子晶體是一種介電常數(shù)周期性變化排布的材料,而介電常數(shù)的周期性變化能夠調(diào)制材料中光子的狀態(tài)模式。正如普通意義上的半導(dǎo)體晶體具有電子能帶和能隙一樣,光子晶體也具有光子能帶及能隙。當(dāng)光的頻率位于光子能隙范圍內(nèi),它將不能在光子晶體中傳播。由于其在自發(fā)輻射和光的空間傳播調(diào)控等方而的廣闊應(yīng)用前景,使得光子晶體成為目前世界范圍

2、的一個(gè)研究熱點(diǎn)。而單分散二氧化硅微球作為一種光子晶體用結(jié)構(gòu)基元,其制備工藝對(duì)光子晶體的組裝尤為關(guān)鍵。
　　 本文采用sol-gel技術(shù)研究了光子晶體用亞微米SiO2微球的制備方法。發(fā)現(xiàn)了體系組成、pH值及TEOS濃度等工藝條件敏感而交互地影響SiO2微球形成及其形態(tài)、尺寸、分布與單分散性,而傳統(tǒng)的St(o)ber法制備SiO2難于制備出符合光子晶體綜合要求的微球。進(jìn)而研究和建立了一種通過(guò)控制SiO2種子“數(shù)密度”和分步添加TEO

3、S以有效控制其濃度、改變生長(zhǎng)環(huán)境的亞微米SiO2微球制備新工藝,成功制備了兼具有高圓度、單分散、窄粒徑分布(<8％)、尺寸可調(diào)、結(jié)構(gòu)致密的亞微米SiO2微球。
　　 分別采用正硅酸乙脂在堿性環(huán)境下水解,確定了不同PH值、不同滴定速度、不同正硅酸乙脂量對(duì)二氧化硅微球大小、單分散性的影響,最終得到了粒徑為80nm至300nm左右的單分散二氧化硅微球。研究了二氧化硅微球的形成機(jī)制,采用離心沉降法成功制備出Opal結(jié)構(gòu)SiO2光子晶體。