蛋白石及反蛋白石结构光子晶体.doc

蛋白石及反蛋白石结构光子晶体 君3 王振领 林 ( 中国科学院长春应用化学研究所稀土化学与物理重点实验室 长春 130022) 摘 要 光子晶体是由不同介电常数的材料构成的一种空间周期性结构, 它能够在特定方向上禁 阻、控制和操纵光子的运动。 目前, 已制备的光子晶体具有几种不同的结构类型, 本文主要综述了蛋白 石、反蛋白石结构光子晶体的制备方法及其光子带隙的影响因素。 关键词 蛋白石 反蛋白石 光子晶体 光子带隙 O pa l an d In ver se O pa l Pho ton ic Cry sta ls W an g Zh en lin g, L in J u n 3 (Key L abo ra to ry o f R a re E a r th C h em ist ry and P h y sic s, C h angch un In st itu te o f A pp lied C h em ist ry, C h ine se A cadem y o f Sc ience s, C h angch un 130022, C h ina) A bstrac t P ho to n ic c ry sta l is a sp a t ia lly p e r io d ic st ruc tu re fab r ica ted f rom m a te r ia ls h av ing d iffe ren t d ie lec t r ic co n stan t s. It p ro v ide s a co nven ien t and pow e rfu l too l to co nf ine, co n t ro l, and m an ip u la te p ho to n s in sp ec ia l d im en sio n o f sp ace. P ho to n ic c ry sta ls w ith seve ra l d iffe ren t st ruc tu re s h ave been p rep a red a t p re sen t. In th is p ap e r th e m e tho d s fo r th e p rep a ra t io n o f op a l and inve r se op a l p ho to n ic c ry sta ls and effec t s o n it s p ho to n ic band gap a re rev iew ed b r ief ly. Key words O p a l, Inve r se op a l, P ho to n ic c ry sta ls, P ho to n ic band gap 1987 年, Y ab lo no v it 1 和 Jo h n 2 分别提出了光子晶体 (PC ) , 即具有光子带隙的周期性电介质 结构的概念。 光子带隙是光子晶体最主要的特征之一3 , 当两种材料的介电常数相差足够大时, 在 电介质界面上会出现布拉格散射, 产生光子带隙, 能量落在光子带隙中的光将不能传播。 光子带隙 又可分为完全带隙和不完全带隙, 所谓完全带隙, 是指光子带隙结构中能够延伸至整个布里渊区 (布里渊区是指在波失空间中的一些特定的区域, 可以用描述电子能带结构的布里渊区来描述光子 的能带结构) 的带隙: 不完全带隙也称准带隙或抑制频带, 是指只有在特定的方向上才有的带隙4 。 光子局域是光子晶体的另一个特征, 如果在光子晶体中引入某种缺陷, 和缺陷态频率吻合的光子可 能被局域在缺陷位置或只能沿缺陷位置传播3 。依据光子带隙空间分布的特点, 可以将光子晶体分 为一维 (1D ) 光子晶体、二维 (2D ) 光子晶体和三维 (3D ) 光子晶体5 。 正如对半导体材料的研究导致电子工业的革命一样, 对被称为“光子晶体”的一类新材料的研 究可能会导致在光子技术领域的革命, 在这场革命中, 光子而不是电子将作为信息传递的主要载 体6 。 当前光子晶体应用方面的研究工作主要集中在光子晶体反射器件、光子晶体发光二极管、光 子晶体滤波器、光子晶体光纤、低阈值激光器等几个方面7 。光子晶体能否尽快地实用化, 关键在于 光子晶体制备技术的发展。 目前, 制备光子晶体主要有三种方法8 : 微机械法、全息照相光刻蚀 王振领 男, 30 岁, 博士生, 现从事溶胶2凝胶及发光的研究。 2003212223 收稿,