自組裝制備二維光子晶體課件

開題報告自組裝制備二維光子晶體

作者：富鳴(981973)

指導(dǎo)教師：周濟(jì)教授光子時代的來臨光子具有極高的信息容量和效率、極快的響應(yīng)能力、極強(qiáng)的互聯(lián)和并行能力、極大的存儲能力，以光子代替電子作為信息的載體是信息業(yè)的夢想。相對與今天的電子時代，人們自然認(rèn)為新世紀(jì)將是光子的時代。光子晶體半導(dǎo)體的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了對電子運(yùn)動的控制，將人類帶入了計(jì)算機(jī)與信息時代。，如果實(shí)現(xiàn)對光子流動的控制，那將給光子學(xué)、光電子學(xué)開創(chuàng)新的前景。我們將尋找類似的系統(tǒng)——？？？光子晶體的結(jié)構(gòu)特征光子禁帶的出現(xiàn)依賴于光子晶體的結(jié)構(gòu)和介電常數(shù)的配比。光子晶體中兩種介質(zhì)的介電常數(shù)比越大，就越有可能出現(xiàn)光子禁帶。電磁波帶隙的波長一般與介電體的周期長度相當(dāng)。一維到三維的光子晶體結(jié)構(gòu)光子晶體的制備光子晶體的應(yīng)用頻率范圍很廣，需要調(diào)整晶格尺寸來滿足這些不同頻段要求。加工方法變化很大。紅外區(qū)域的光子晶體微波頻段的光子晶體。光頻光子晶體。需要得到納米到亞微米尺度的周期性，所以一直是一個技術(shù)上的挑戰(zhàn)，目前在實(shí)驗(yàn)室中制備可見光頻段三維完全帶隙光子晶體還沒有取得重大突破。光頻光子晶體的制備納米蝕刻。一種昂貴、精確、可靠的制備方法，并且有希望形成各種由計(jì)算得出的光子晶體結(jié)構(gòu)和缺陷；但是它太于復(fù)雜，需要技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。自組裝。這種方法簡單、便宜、高速；不足的是有序結(jié)構(gòu)的大小和純度受到限制，引入特定的缺陷困難。自組裝的具體方法有：重力場下沉積生成三維結(jié)構(gòu)、電化學(xué)方法沉積、模板指導(dǎo)合成、依靠蒸發(fā)控制‘結(jié)晶’、靜電相互排斥作用下結(jié)晶、物理限制下的組裝、層疊法等。Vlasov等人于2001年11月在Nature公布其研究成果，在他們制備的單晶光子結(jié)構(gòu)中，缺陷可以減小至忽略，并且也可以準(zhǔn)確的控制缺陷的數(shù)量?？梢钥闯鲎越M裝制備光子晶體具有巨大的潛能。光子晶體的應(yīng)用光子存儲器光子限幅器光子頻率變換器由于實(shí)現(xiàn)了對光子的限制、操縱和傳導(dǎo)，其也有望制出全光集成“電”路。光子晶體擁有非常廣闊的前景膠體微球制備二維有序陣列

制備二維光子晶體，最關(guān)鍵的是要實(shí)現(xiàn)介電體的二維有序排列。使用膠體微球進(jìn)行自組裝，并使其排成二維有序陣列，將是一個有效的途徑。通過長程相互作用，在空氣和液體的界面中形成二維膠體陣列通過蒸發(fā)，由毛細(xì)力形成二維有序陣列在固體表面依靠電泳作用，沉積成有序陣列研究設(shè)想本人在綜合論文訓(xùn)練期間的任務(wù)是，探索光頻下二維光子晶體的制備，設(shè)法用膠體微球制成的二維有序陣列，研究各種方法下形成二維陣列的大小、有序度狀況，力圖擴(kuò)大完整有序區(qū)域的尺寸研究設(shè)想使用蒸發(fā)的方法，控制基片表面能，控制蒸發(fā)速度，在玻璃基片或硅片上自組裝首先通過勻膠機(jī)的旋轉(zhuǎn)，提高鋪展，而后利用蒸發(fā)控制使用液體作為基板，應(yīng)用蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)。研究使用電泳的方法，控制電壓、電流，沉積成二維有序陣列在自組裝的二維有序結(jié)構(gòu)生成之后，可以以其為模板完成很多后續(xù)工作。如可以用這種結(jié)構(gòu)作為保護(hù)層，對裸露部分進(jìn)行腐蝕、進(jìn)行離子束轟擊或沉積等，在各種材料上腐蝕和生長出二維的周期結(jié)構(gòu)，以期得到二維