ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 КЛАССИФИКАЦИЯ ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛОВ 6
1.2 ТЕОРИЯ ФОТОННЫХ ЗАПРЕЩЕННЫХ ЗОН 9
1.3 ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛОВ 14
2. ФОТОННЫЕ КРИСТАЛЛЫ НА ОСНОВЕ КОЛЛОИДНЫХ ЧАСТИЦ 17
2.1 СИНТЕЗ КОЛЛОИДНЫХ ЧАСТИЦ МЕТОДОМ ШТОБЕРА-ФИНКА-БОНА 17
2.2 ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ РЕАКЦИИ НА РАЗМЕР ЧАСТИЦ
ДИОКСИДА КРЕМНИЯ 19
2.3 СПЕКТРОФОТОМЕТРИЯ ФК 22
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 24
3.1 СИНТЕЗ ФК НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ 24
3.2 ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ
РАЗМЕРОВ КОЛЛОИДНЫХ ЧАСТИЦ 25
РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 34
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Фотонный кристалл (ФК) — многослойная структура, которая характеризуется периодическим изменением диэлектрической проницаемости, с периодом сравнимым с длиной волны света, в одном, двух или трех пространственных направлениях.
Исследование фотонных кристаллов - перспективное направление, связанное с возможностью создания низкопороговых и беспороговых лазеров, компактных волноводов, устройств оптической памяти, логических устройств, фильтров, оптических сверхпроводников, суперпризм, оптических структур с отрицательным показателем преломления и т.п.
Известно, что кристаллы всех типов могут рассеивать излучение с определенной длиной волны при условии, что параметры решетки кристалла имеют тот же порядок. Похожим образом ведут себя фотонные кристаллы, являясь прозрачными для широкого спектра длин волн электромагнитного излучения, они не пропускают свет с длиной волны, сопоставимой с периодом структуры фотонного кристалла. Спектральные диапазоны, не проходящие через ФК, получили название "фотонные запрещенные зоны" (photonic band gap, PBG) [1]. Благодаря своей зонной структуре энергетических уровней, фотонные кристаллы часто сравниваются с электронными полупроводниками [2].
Фотонные кристаллы делятся на три типа по своей структуре: одномерные, двумерные и трехмерные, последние из которых являются наиболее интересными для изучения, т.к. такие фотонные кристаллы могут проявлять свои свойства во всех пространственных направлениях (обладают полной запрещенной зоной).
На данный момент существует большое количество методов для изготовления фотонных кристаллов, и продолжают появляться новые методы. Все эти методы имеют как недостатки, так и преимущества. Одни из них больше подходят для формирования одномерных фотонных кристаллов, другие удобны в отношении двумерных, третьи применимы чаще к трёхмерным фотонным кристаллам.
Методы самосборки считаются весьма перспективными, поскольку достаточно доступны с точки зрения аппаратурного обеспечения и не имеют ограничения ни на размеры осаждаемых частиц, ни на количество фотонных кристаллов, осаждаемых за один синтез. Полученные методом самосборки сферических микрочастиц фотонные кристаллы еще называют синтетическими опалами из-за аналогии с природными минералами. При синтезе фотонных кристаллов этим методом качество образца, размеры сферических частиц, количество слоев, толщина тонкой пленки осажденного фотонного кристалла зависят от условий синтеза: объемной доли реагирующих веществ, температуры синтеза, температуры осаждения и т.д. Поэтому важной задачей при исследовании ФК является определение размеров частиц от концентрации реагирующих веществ при синтезе.
Таким образом, цель данной работы - исследовать возможности контроля периода фотонного кристалла в зависимости от концентрации реагентов при синтезе.
Для выполнения этой цели мы поставили перед работой следующие задачи:
1. Получить коллоидный раствор частиц диоксида кремния методом Штобера-Финка-Бона
2. Получить фотонный кристалл методом вертикального осаждения
3. Исследовать оптические характеристики синтезированных образцов
4. Из спектрофотометрии полученных образцов получить зависимость периода фотонного кристалла от концентрации ТЭОС
1) Изготовлены коллоидные растворы диоксида кремния методом Штобера-Финка-Бона с разными концентрациями реагентов.
2) Синтезированы фотонные кристаллы методом вертикального осаждения.
3) Получены средние размеры частиц диоксида кремния и эффективные показатели преломления методами спектофотометрии.
4) Построена зависимость периода фотонного кристалла в зависимости от концентрации ТЭОС.
5) Данная зависимость может быть использована в технологическом процессе в качестве рекомендации для синтеза фотонного кристалла с заданным периодом.
