高质量胶体光子晶体的制备和光带隙设计与调制研究.pdf

⑧答辩委员会主席——评大博士掌位论文东南学和光带隙设计与调制研究高质量胶体光子晶体的制备论文答辩日飙缝墨生昱逄睦导师姓名:塞叠焦夔授埔尊研究生姓名:丕壶态堂熊±论文提交日期垫鳗生至且旦垡塑匡堂王捏学位授予日期星で业申请学位级别学位授予单位学科专业名称旦阅垒珏人年氯分类号:始鲢密级:塾学号:墼;
摘要芘沤峁梗比∽罴涯谕饩侗戎礡疪。榈绯J胶体光子晶体是由单分散胶体粒子排列成的三维有序周期结构。胶体微球的长程有序排列使胶体光子晶体产生了诸如光衍射和光带隙、最大的堆积密度、高表面/体积比等极具应用价值的特性。此外,胶体光子晶体还可以为模板技术制各具有完全光带隙的有序孔结构提供理想模板,将光子晶体和多孔材料这两个重要领域联系起来。胶体光子晶体在信息产业等领域有着广阔的应用前景,成为当今世界范围内的研究热点。本文通过对垂直沉积法制备胶体光子晶体薄膜的机理的深入研究,较为系统地提出了大面积有序的高质量的胶体光子晶体的制备条件。在理论和实验上对胶体光子晶体光带隙特性进行了分析研究和设计、调制,并用模板技术成功制各出了有序大孔含硅聚酰亚胺薄膜。本文在胶体光子晶体制备与光带隙设计与调制方面主要做了以下几点独创性工作:通过对垂直沉积法组装胶体光子晶体薄膜机理的分析研究,确定组装的主要因素是毛细作用和由蒸发引起的粒子向有序区的对流运输。提出了通过优化温度、湿度、溶剂来调节溶剂的蒸发速度和毛细作用,制备高质量胶体光子晶体的方案。用平面波法对⒔鸶帐榷猿平峁沟哪艽辛思扑恪6杂诳遣憬橹是蚬钩傻时,对称点的相对带隙宽度有最大值。通过优化温度、湿度、溶剂等实验条件,成功地制备出了高质量的二氧化硅和聚苯乙烯胶体光子晶体薄膜。在湿度对制备聚苯乙烯胶体光子晶体薄膜质量的影响、在水和乙醇混合溶剂中组装较厚的胶体光子晶体薄膜等方面进行了探索,并取得了较好的实验结果。用透射电子显微镜等方法对所制备的胶体光子晶体薄膜的结构进行了研究,确认制备的样品为芘沤峁埂采用模板技术成功地制各出了有序大孔含硅聚酰亚胺薄膜。关键诃:胶体光子晶体,湿度,溶剂,面心密排结构,光带隙有序大孔含硅聚酰亚胺薄膜摘要痚
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导师签名:蛳日眸期:塑堕尘业东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明研究生签名:件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印论文的内容相~致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布刊登畚牡娜ú炕虿糠帜谌荨B畚牡墓ú包括刊登谌ǘ洗笱а芯可喊炖怼
美国凇霸诠烫逦锢砗偷缱友е幸诛ㄗ苑⒎洹闹刑岢觯航榈绯J目占渲芷谛缘髦第一章绪论什么是光子晶体一种基础材料,光的半导体一光子晶体。对新材料的探索一直是人类的奋斗目标和进步手段,如上世纪对半导体材料的研制导致了一场轰轰烈烈的电子工业革命,并籍此进入了计算机和信息高速公路为标志的信息时代。信息技术是建立在微电子技术基础上的,微电子技术的发展可以使越来越多的电路元件集成在一个很小的芯片中。著名的摩尔杀砻鳎氖嗄昀吹缱悠骷某叽缢媸间按指数规律减小。据此简单地外推,在年左右,电子器件的尺寸将达到分子尺度几至几十纳米K孀懦叽绲慕徊郊跣。嬷鱿值牧孔映叽缧в腿刃вɑ崾沟缱悠件不能可靠地工作,即所谓亚微米障碍。因为光子有着电子所不具备的优势:速度快、彼此间不存在相互作用,所以,信息业的发展趋势之一,是由光子替代电子传递信息。人们设想也能像集成电路那样,制造出集成光路,光子在其中起着电子在半导体中的作用。全光通讯、光子计算机将构成未来的光子产业。与电子产业中的半导体材料类似,】在年同时在著名刊物“鄙隙懒⑻⒎浣ū谎细竦亟止。他首次提出了在周期性结构中禁止特定频率的光的传播的可能性。,美国蛟凇霸谔囟ǖ奈扌蚪橹食Ц裰泄庾拥那烤钟颉晃闹刑岢觯涸谝恢志精心排列的超晶格中,当引入某种缺陷后,光子有可能被局域在缺陷中而不能向其它方向传播,即在电介质超晶格结构中产生了较强的光子的局域效应。因这两篇文章的发表,和被公认为是光子晶体或光带隙材料领域的创始者。光子晶体是一种介电常数周期性变化排布的材料。称之为“晶体”,是因为它是由某一基本单元按一定周期