基于多层介质膜的三维光子晶体设计与制备

摘要

光子晶体是一种新型的人工结构功能材料，通过不同结构，以实现控制光传播的功能。光子晶体可以具有光子禁带、光子局域效应以及负折射率等特性，在光通讯、微波通讯、光电子集成以及国防科技等领域有着广泛的应用前景。因此，如何制备高质量小尺寸的光子晶体，特别是三维光子晶体的制备，已成为光子学研究的热点。本文基于多层介质膜，设计并制备了三维光子晶体。 首先，从光传输矩阵理论出发，设计了不同光学厚度的多层介质膜结构，由于设定其具备对特定波长的增透或高反功能，可以将其视为一维光子晶体。根据设计模型，利用真空电子束镀膜方法制备一维光子晶体。 采用平面波展开法计算光子晶体能带分布，并采用时域有限差分法计算光子晶体光场分布。R-soR软件所模拟计算的结果表明，通过在多层介质膜结构上打孔，可实现三维光子晶体的制备；其中圆孔的排列方式、晶格常数、以及所用介质膜的折射率对光子能带和光场分布有显著的影响。通过对上述各种因素的综合考虑，设计了三种不同结构的三维光子晶体光刻模版。 通过光刻和刻蚀等半导体工艺，在制备的一维光子晶体上刻蚀出不同结构的三维光子晶体。通过对不同工艺参数的反复实验，结合金相显微镜、激光共聚焦扫描仪以及原子力显微镜等实验观察，以了解制备不同工艺对三维光子晶体表面形貌的影响。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1引言

1.2光子晶体原理与特性

1.3光子晶体分类

1.4光子晶体制备方法

1.5光子晶体应用

参考文献

第二章光子晶体研究方法

2.1光子晶体理论方法

2.2一维光子晶体制备方法

2.3三维光子晶体制备方法

2.4光子晶体表征方法

参考文献

第三章一维光子晶体制备

3.1薄膜生长机理

3.2多层介质膜制备

参考文献

第四章 三维光子晶体设计与性能预测

4.1排列方式的影响

4.2折射率的影响

4.3晶格常数的影响

4.4三维光子晶体模型

参考文献

第五章三维光子晶体制备

5.1工艺流程

5.2光刻工艺

5.3刻蚀工艺

5.4制备工艺对其形貌的影响

参考文献

总结与展望

本人硕士期间发表和完成的文章

致谢