二氧化硅人工蛋白石晶体(opal)的制备及其结构性质的研究

运用胶体化学法合成了尺寸可控的二氧化硅 (SiO2 )亚微米溶胶小球 .透射电子显微镜 (TEM)结果显示样品平均尺寸可从 2 0 0nm变化至 60 0nm ,单分散性较高、平均标准偏差小于 5 % .通过自然沉积法 ,由溶胶SiO2 小球自组织晶化制备了人工蛋白石晶体 (opal晶体 )结构 .样品的剖面扫描电子显微镜 (SEM)检测表明 ,样品为面心立方 (fcc)结构 .分析表明 ,较高的单分散性和缓慢的沉积过程是SiO2 溶胶小球自组织晶化成三维有序结构的关键因素 .反射谱中峰位在 13 2 0nm处的反射峰的出现 ,意味着样品在宏观尺度上的有序排列 ,同时也证明样品在 ( 111)

准完全带隙的光波段二氧化硅光子晶体材料的制备

光子晶体(photonic crystal)或光带隙材料(photonic band-gap material)是指具有光子禁带的周期性电介质结构。制造可见光波段的三维全带隙光子晶体是人们的目标。通过二氧化硅球自组装合成人工欧泊(artificial opal)是获得此种材料的可行方法之一。实验通过改进模具,选择乙醇作沉降介质,用二氧化硅球沉降法制备了有序性较好的人工欧泊,并对二氧化硅球排布进行了显微形貌观测及透射谱测试。分析表明,二氧化硅球排布为类面心立方结构;其带隙为准完全带隙。

扫描电镜用于人工蛋白石模板中填充InP的形貌研究

扫描电子显微镜是对人工欧泊光子晶体进行形貌观察、研究的重要手段。本文利用扫描电子显微镜对人工欧泊晶体及其填充InP后的形貌进行了分析。结果发现,二氧化硅微球短程有序而在较大的区域则出现台阶、空位和失配等缺陷;在选定生长条件下,InP在SiO2 球空隙间具有较高的填充率和较好的结晶质量。此项研究为制备三维InP光子晶体提供了科学依据。

柔性PMMA反蛋白石结构薄膜的制备及表征

以粒径为270 nm的SiO_2微球胶体晶体作为模板,向其中填充过量单体MMA,热聚合后形成SiO_2/PMMA复合结构光子晶体,将此光子晶体浸泡入浓度为20%的HF溶液中,刻蚀半小时后得到脱离ITO玻璃基板的柔性PMMA反蛋白石结构薄膜.该薄膜为周期有序的三维多孔结构,孔径大小均一,约为210 nm,外观蓝紫色与测试得到的带隙位置相对应.分析其微观形貌可知,对模板的过量填充产生了一层附着于胶体晶体上表面的PMMA致密层,致密层与其下层PMMA反蛋白石结构骨架在热聚合过程中由于体积收缩产生一定的应力差,使反结构薄膜自发从原基板脱离,从而获得柔性反蛋白石结构光子晶体.该薄膜可用于柔性光子晶体器件的制备.

人工蛋白石光子晶体制备技术及改性研究进展

人工蛋白石是一种极有前途的三维光子晶体带隙材料,介绍了二氧化硅人工蛋白石光子晶体在制备方面的研究进展及其改性研究的发展现状。

在乙醇介质中制备SiO_2光子晶体及其表征

以乙醇为介质，用二氧化硅球沉降法制备有序性较好的人工欧泊（Ｏｐａｌ），并对二氧化 硅球排布进行了显微形貌及透射谱表征．结果显示二氧化硅微球有序堆积，其结构为类面心立 方晶型，与目前的理论研究结果符合得很好．

甲基丙烯酸/丙烯酰胺双单体共聚反蛋白石光子晶体的制备

以烧结后的二氧化硅光子晶体为模板,采用溶胶凝胶法向模板间隙填充以甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酰胺(AM)为双功能单体,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂的聚合物前驱液,制备了甲基丙烯酸/丙烯酰胺共聚(PMAM)双单体反蛋白石凝胶光子晶体.通过紫外可见光谱分析表明,反蛋白石结构的凝胶膜对pH响应范围在4.0～7.0之间.由于其不受离子强度的影响,除了可以作为pH传感器外,还可以作为金属离子及生物小分子等分子印迹光子晶体传感器的基体膜.

生长周期对有机金属化学气相沉积法制备SiO_2-InP光子晶体的影响

有机金属化学气相沉积(MOCVD)方法在人工蛋白石空隙中填充了磷化铟(InP)晶体以改变这类材料的光学行为,在选择了InP的生长条件的基础上进行了周期生长试验。利用扫描电子显微镜(SEM)和紫外可见光谱(UV-Vis)对人工蛋白石晶体及其填充InP后的形貌和反射谱特性进行了分析。结果发现,采用周期生长方式有利于InP在模板空隙中的填充,且在反应时间相同的条件下,反应周期数越多,InP在空隙中的填充率越高,填充率增加反过来增大了二氧化硅球和空隙之间的折射率差,从而可控地对所制备光子晶体光子带隙进行调制。实验表明InP具有较好的生长质量,此项研究为制备三维InP光子晶体打下了基础。