自從光子晶體材料問(wèn)世以來(lái),由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),使得其在光化學(xué)、色彩顯示、傳感器等方面具有很廣泛的應(yīng)用。膠體自組裝法是制備光子晶體的一個(gè)重要途徑,由于其操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)適用等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注,常見(jiàn)的自組裝方法有重力沉降、垂直沉積法、漂浮組裝等,但制備均勻平整且厚度可控的光子晶體薄膜仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。本文基于溶劑萃取法提出一種新的制備光子晶體薄膜的方法,與傳統(tǒng)自組裝方法利用蒸發(fā)去除溶劑不同,這里采用溶劑萃取將懸浮液的水分去除。為了得到均勻平整且厚度可控的光子晶體薄膜,設(shè)計(jì)了一個(gè)雙基片裝置作為輔助。本文的研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:(1)以正辛醇為萃取劑用溶劑萃取法制備了PS光子晶體薄膜,考察實(shí)驗(yàn)條件對(duì)光子晶體生長(zhǎng)速度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:光子晶體生長(zhǎng)速度隨溫度及懸浮液濃度升高而增大,其主要原因是溶劑的萃取速度隨溫度升高而增大;改變萃取劑時(shí),萃取劑中正丁醇的占比越高光子晶體生長(zhǎng)速度越快,因?yàn)檎〈嫉妮腿∷俣却笥谡链�。此�?通過(guò)調(diào)整雙基片的間隙制備了不同厚度的光子晶體薄膜,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜厚度的控制。(2)通過(guò)測(cè)量光子晶體和膠體懸浮液交界處的光譜,研究了光子晶體組裝機(jī)理。結(jié)果顯示:分散在水中的PS微球,在由萃取導(dǎo)致的溶劑對(duì)流的驅(qū)動(dòng)下經(jīng)歷了無(wú)序、非密堆積膠體晶體、密堆積膠體晶體(光子晶體)三種狀態(tài)。此外,向萃取劑添加指示劑羅丹明B,分別測(cè)量生長(zhǎng)過(guò)程中光子晶體不同區(qū)域的光譜,結(jié)果顯示:生長(zhǎng)中的光子晶體沒(méi)有測(cè)得羅丹明B的吸收峰,這意味著在生長(zhǎng)過(guò)程中,PS懸浮液與正辛醇形成的油水界面始終處于基片的下端位置,并不隨光子晶體的生長(zhǎng)向上移動(dòng)。(3)用溶劑萃取法成功制備了SiO_2光子晶體,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其生長(zhǎng)速度與溫度成正比;此外還研究了退火對(duì)光子禁帶的影響,結(jié)果顯示退火后光子晶體帶隙位置發(fā)生了藍(lán)移。
【學(xué)位單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：O734;TB383.2
【部分圖文】：

第 1 章 緒 論第 1 章 緒 論子晶體概述光子晶體的基本概念blonovitch[1]和 John[2]于 1987 年首次提出光子晶體的概念。光子晶以上不同介電常數(shù)的材料于空間中按特定周期排列的人工結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了能帶結(jié)構(gòu)，當(dāng)光線入射時(shí)會(huì)有特定頻率的光無(wú)法光子禁帶，這也是光子晶體最重要的一個(gè)特征。由于光子晶體結(jié)構(gòu)和光調(diào)制能力，在眾多領(lǐng)域都得到了廣泛的研究。

圖 1.2 (a)蛋白石;(b)蝴蝶翅膀;(c)孔雀羽毛Fig. 1.2 (a) Opal; (b) Wing of the butterfly; (c) Peacock feathers2 光子晶體的應(yīng)用光子晶體獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)使其具有廣泛的應(yīng)用前景。光子晶體材料所結(jié)構(gòu)色可以用于顯示，通過(guò)引入缺陷可用作波導(dǎo)，利用其光學(xué)特性可以用器方面，此外可以利用光子晶體結(jié)構(gòu)增強(qiáng)光化學(xué)反應(yīng)等等。.1 基于結(jié)構(gòu)色的色彩顯示光子晶體的結(jié)構(gòu)色如蛋白石中觀察到的美麗金屬光澤，是使用普通光學(xué)不能實(shí)現(xiàn)的。如果將結(jié)構(gòu)色用于顯示設(shè)備，觀察者在日光下就可以清晰的所展示的色彩，由于結(jié)構(gòu)色可以直接使用環(huán)境光作為光源無(wú)需背光，因此幅度降低能耗�，F(xiàn)在許多研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出基于膠體晶體的彩色顏料，便攜式設(shè)備到戶(hù)外招牌或大型廣告牌的各種類(lèi)型的顯示設(shè)備。目前已經(jīng)有[6]

圖 1.3 基于膠體光子晶體結(jié)構(gòu)的顯示裝置機(jī)制圖[9]Fig. 1.3 Schematic summary of display devices based on colloidal-structured photonics1.2.2 光化學(xué)光子晶體的帶隙結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)光化學(xué)反應(yīng)，在光子晶體的帶邊緣處光子態(tài)度提高，群速度變小，提高了光子晶體中的有效光程，使光與物質(zhì)的相互作用放大。在光子晶體中產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)時(shí)，如果激發(fā)光波長(zhǎng)與帶邊相對(duì)應(yīng)，則光收和反應(yīng)效率都將得到增強(qiáng)。Ozin 團(tuán)隊(duì)[11]的開(kāi)創(chuàng)性工作證明了光子晶體結(jié)構(gòu)的氧化鈦可以增強(qiáng)光催化效率，在此之后有許多光子晶體在光催化領(lǐng)域的研究，中研究大多是將半導(dǎo)體材料以光子晶體結(jié)構(gòu)修飾來(lái)提高光化學(xué)反應(yīng)。此外，有究發(fā)現(xiàn)由半導(dǎo)體和光子晶體組成的雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)可以提高光吸收效率Nishimura[12]等制備了反 Opal 結(jié)構(gòu)的 TiO2光子晶體與 TiO2顆粒膜的雙層復(fù)合結(jié)光陽(yáng)極，光子晶體的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了其對(duì)光的反射和散射能力，提高了染料敏化太能電池的光電轉(zhuǎn)換效率[13]。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 汪彩琴;唐淑閣;劉輝;李亞;馬新華;李曉麗;袁寶明;劉楠;;光子晶體在環(huán)境污染物快速檢測(cè)方面的研究進(jìn)展[J];環(huán)境化學(xué);2018年01期

2 師凝潔;許多;王禾欣;王戰(zhàn)亮;鞏華榮;段兆云;路志剛;魏_e玉;宮玉彬;;光子晶體在真空電子器件中的應(yīng)用[J];真空電子技術(shù);2018年02期

3 宋艷秋;彭媛;高志賢;何厚羅;徐天依;王明林;;光子晶體在食品有害物檢測(cè)中的應(yīng)用及展望[J];食品研究與開(kāi)發(fā);2018年09期

4 ;理化所光子晶體電浸潤(rùn)性研究取得新進(jìn)展[J];河南化工;2017年01期

5 由愛(ài)梅;曹玉華;曹光群;;膠態(tài)磁組裝光子晶體及其離子強(qiáng)度響應(yīng)[J];高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào);2017年03期

6 孟佳意;縣澤宇;李昕;張德權(quán);;光子晶體纖維的制備及應(yīng)用[J];材料導(dǎo)報(bào);2017年05期

7 劉曉靜;孟祥東;梁禺;張斯淇;劉繼平;馬季;李宏;吳向堯;;一維變頻光子晶體的透射特性[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2017年03期

8 ;理化所光子晶體電浸潤(rùn)性研究取得新進(jìn)展[J];功能材料信息;2017年01期

9 宋明麗;王小平;王麗軍;陳海將;廉吉慶;柯小龍;寧仁敏;;光子晶體制備及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2016年07期

10 楊坤;;正交光子晶體制備方法研究[J];科技展望;2015年11期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 王京霞;;碳點(diǎn)光子晶體制備及其性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2017全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題J：高分子組裝與超分子體系[C];2017年

2 李鎮(zhèn);伍瑞新;;鏈?zhǔn)酱判怨庾泳w單向波導(dǎo)調(diào)控特性研究[A];2016年全國(guó)軍事微波、太赫茲、電磁兼容技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2016年

3 唐開(kāi);陳可;馬會(huì)茹;官建國(guó);;磁性光子晶體短鏈的制備、磁組裝特性與光學(xué)性能[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第三十六分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2016年

4 孟凡姝;王京霞;江雷;;光子晶體微型結(jié)構(gòu)激光器件制備研究進(jìn)展[A];2016年全國(guó)高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)論文摘要集[C];2016年

5 陳婷;田宇;尹蘇娜;陳蘇;;單分散聚苯乙烯微球在溫度敏感型光子晶體材料中的應(yīng)用[A];2015年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集——主題G 光電功能高分子[C];2015年

6 王京霞;宋延林;江雷;;光子晶體制備及應(yīng)用中的特殊浸潤(rùn)性[A];2014年全國(guó)高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)學(xué)術(shù)論文集（下冊(cè)）[C];2014年

7 李志遠(yuǎn);;光子晶體功能元件的理論研究和設(shè)計(jì)[A];第十一屆基礎(chǔ)光學(xué)與光物理討論會(huì)論文摘要集[C];2004年

8 馬博琴;王霆;盛艷;倪培根;程丙英;張道中;;二維準(zhǔn)周期非線性光子晶體中的諧頻過(guò)程[A];第十一屆基礎(chǔ)光學(xué)與光物理討論會(huì)論文摘要集[C];2004年

9 顧本源;王雪華;王容洲;;不同耦合強(qiáng)度導(dǎo)致光子晶體中原子自發(fā)輻射行為的多樣性[A];第十屆全國(guó)基礎(chǔ)光學(xué)與光物理學(xué)術(shù)研討會(huì)和第十一屆激光物理討論會(huì)論文摘要集[C];2002年

10 伍瑞新;李鎮(zhèn);李清波;蒲殷;;應(yīng)用磁性光子晶體鏈實(shí)現(xiàn)非互易的表面波和空間波傳播[A];第十七屆全國(guó)晶體生長(zhǎng)與材料學(xué)術(shù)會(huì)議摘要集[C];2015年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 蕭斌;超重智慧 材料人生[N];科學(xué)時(shí)報(bào);2011年

2 ;我國(guó)光子晶體中原子自發(fā)輻射特性研究獲突破[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2006年

3 賈正根;光子晶體學(xué)俏然崛起[N];中國(guó)電子報(bào);2001年

4 張孟軍;攀登光子晶體高峰的人[N];科技日?qǐng)?bào);2004年

5 楊健;中科院取得光子晶體理論創(chuàng)新[N];人民日?qǐng)?bào);2003年

6 清華大學(xué)材料科學(xué)與工程系 周濟(jì);光子晶體：光信息時(shí)代的“半導(dǎo)體”[N];中國(guó)電子報(bào);2005年

7 華凌;耐上千攝氏度高溫的光子晶體問(wèn)世[N];科技日?qǐng)?bào);2012年

8 叢林;聚合物光子晶體研究取得進(jìn)展[N];中國(guó)化工報(bào);2011年

9 馮衛(wèi)東;加開(kāi)發(fā)出新型光子晶體顯示技術(shù)[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

10 劉霞;美制成兼具電學(xué)光學(xué)性質(zhì)的光子晶體[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 徐月霜;水凝膠光子晶體微球在腫瘤多元檢測(cè)中的應(yīng)用[D];東南大學(xué);2018年

2 熊成佳;中空介孔二氧化硅光子晶體的制備及同系物檢測(cè)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

3 高澤文;響應(yīng)型熒光聚合物光子晶體的構(gòu)建及調(diào)控機(jī)理研究[D];北京化工大學(xué);2018年

4 趙晨陽(yáng);基于光子晶體微腔的矢量光場(chǎng)產(chǎn)生及光學(xué)傳感研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2017年

5 姜宇馳;基于光子晶體的全光器件設(shè)計(jì)與研究[D];南京航空航天大學(xué);2017年

6 嚴(yán)思琦;硅基光子晶體在微波光子學(xué)中的應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2018年

7 付繁繁;基于生物相容性光子晶體的細(xì)胞培養(yǎng)和藥物評(píng)估應(yīng)用[D];東南大學(xué);2018年

8 柴麗琴;基于ZrO_2反蛋白石光子晶體構(gòu)建的紡織品仿生結(jié)構(gòu)生色研究[D];浙江理工大學(xué);2019年

9 蔣強(qiáng);負(fù)折射光子晶體中的反常物理效應(yīng)的機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究[D];上海理工大學(xué);2017年

10 羅巍;基于空間位阻效應(yīng)的單分散超順磁性粒子及其響應(yīng)性光子晶體[D];武漢理工大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 鞏柳廷;ZIF-8光子晶體的制備及其光學(xué)傳感性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

2 張通;高效多功能光子晶體濾波器的設(shè)計(jì)研究[D];吉首大學(xué);2019年

3 劉君;全光纖化光子晶體光纖放大器的研究[D];國(guó)防科技大學(xué);2017年

4 房林翰;可重構(gòu)拓?fù)涔庾泳w及其生物應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2019年

5 余佳培;光子晶體太赫茲波邏輯器件研究[D];中國(guó)計(jì)量大學(xué);2018年

6 周維馨;Ag~+摻雜Bi_2WO_6：Yb~(3+),Tm~(3+)反蛋白石光子晶體的制備與光學(xué)性能的研究[D];遼寧大學(xué);2019年

7 張舒;Ag增強(qiáng)NaYF_4: Yb~(3+),Tm~(3+)反蛋白石光子晶體制備與光學(xué)性能的研究[D];遼寧大學(xué);2019年

8 段文軍;光子晶體缺陷的全膠體化學(xué)引入及光譜學(xué)研究[D];北京交通大學(xué);2019年

9 耿辰琰;水凝膠基三維等離子激元光子晶體的耦合特性及葡萄糖傳感研究[D];北京交通大學(xué);2019年

10 陳高文;有序-無(wú)序?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)光子晶體的制備及性能研究[D];華南理工大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2821462