自组装制备二维光子晶体(精品)

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,开题报告,自组装制备,二维光子晶体,作 者：富 鸣(981973),指导教师：周 济 教授,光子时代的来临,光子具有极高的信息容量和效率、极快的响应能力、极强的互联和并行能力、极大的存储能力，以光子代替电子作为信息的载体是信息业的梦想。相对与今天的电子时代，人们自然认为新世纪将是光子的时代。,光子晶体,半导体的出现，实现了对电子运动的控制，将人类带入了计算机与信息时代。，如果实现对光子流动的控制，那将给光子学、光电子学开创新的前景。我们将寻找类似的系统,？,光子晶体的概念,在介电常数周期性变化的三维介质中，某些频段的电磁波强度因破坏性干涉呈指数衰减，无法在介质中传播，形成电磁波能隙。产生该能隙的周期性介质材料就称为光子带隙（,photonic,bandgap,）,材料，也称为光子晶体（,photonic,crystal）。,光子晶体的结构特征,光子禁带的出现依赖于光子晶体的结构和介电常数的配比。,光子晶体中两种介质的介电常数比越大，就越有可能出现光子禁带。,电磁波带隙的波长一般与介电体的周期长度相当。,一维到三维的光子晶体结构,缺陷对带隙的调制,光子晶体的制备,光子晶体的应用频率范围很广，需要调整晶格尺寸来满足这些不同频段要求。加工方法变化很大。,红外区域的光子晶体,微波频段的光子晶体。,光频光子晶体。需要得到纳米到亚微米尺度的周期性，所以一直是一个技术上的挑战，目前在实验室中制备可见光频段三维完全带隙光子晶体还没有取得重大突破。,光频光子晶体的制备,纳米蚀刻。一种昂贵、精确、可靠的制备方法，并且有希望形成各种由计算得出的光子晶体结构和缺陷；但是它太于复杂，需要技术的进一步发展。,自组装。这种方法简单、便宜、高速；不足的是有序结构的大小和纯度受到限制，引入特定的缺陷困难。,自组装的具体方法有：,重力场下沉积生成三维结构、电化学方法沉积、模板指导合成、依靠蒸发控制结晶、静电相互排斥作用下结晶、物理限制下的组装、层叠法等。,Vlasov,等人于2001年11月在,Nature,公布其研究成果，在他们制备的单晶光子结构中，缺陷可以减小至忽略，并且也可以准确的控制缺陷的数量。可以看出自组装制备光子晶体具有巨大的潜能。,光子晶体的应用,高效率低损耗反射镜,光波导,光子晶体微谐振腔,高效率发光二极管,低阈值激光振荡,偏振片,光子开关,光子晶体的应用,光子存储器,光子限幅器,光子频率变换器,由于实现了对光子的限制、操纵和传导，其也有望制出全光集成“电”路。,光子晶体拥有非常广阔的前景,胶体微球制备二维有序阵列,制备二维光子晶体，最关键的是要实现介电体的二维有序排列。使用胶体微球进行自组装，并使其排成二维有序阵列，将是一个有效的途径。,通过长程相互作用，在空气和液体的界面中形成二维胶体阵列,通过蒸发，由毛细力形成二维有序阵列,在固体表面依靠电泳作用，沉积成有序阵列,蒸发法形成二维有序排列的机理,研究设想,本人在综合论文训练期间的任务是，探索光频下二维光子晶体的制备，设法用胶体微球制成的二维有序阵列，研究各种方法下形成二维阵列的大小、有序度状况，力图扩大完整有序区域的尺寸,研究设想,使用蒸发的方法，控制基片表面能，控制蒸发速度，在玻璃基片或硅片上自组装,首先通过匀胶机的旋转，提高铺展，而后利用蒸发控制,使用液体作为基板，应用蒸发实验。,研究使用电泳的方法，控制电压、电流，沉积成二维有序阵列,在自组装的二维有序结构生成之后，可以以其为模板完成很多后续工作。如可以用这种结构作为保护层，对裸露部分进行腐蚀、进行离子束轰击或沉积等，在各种材料上腐蚀和生长出二维的周期结构，以期得到二维完全带隙材料。,此外，可以考虑以二维阵列为模板，继续进行生长、或采用叠层法，将二维结构堆垛为三维结构，从而进一步探索制备三维光子晶体的可行性。,