纳米颗粒一维光子晶体的制备及其在控制发光方面的应用

摘要

本文采用较为简便、传统的溶胶-凝胶法合成了稳定的SiO2、 TiO2溶胶，并利用机械旋涂法制备了高反射性能的光子晶体及带有缺陷层的光子晶体，通过场发射电镜对其断面形貌进行了表征;主要以紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)为表征手段，通过旋涂速度、溶胶浓度、处理温度旋涂层数等影响因素对光子晶体及其缺陷结构的禁带反射光谱的强度和位置进行了调控，探索出获得高反射质量的光子晶体所需要的条件。
　　 用渗透的方法将有机发光体罗丹明B整合到光子晶体及其缺陷结构中，通过控制光子晶体禁带位置来实现光子晶体禁带对罗丹明B发射光谱不同区域的阻滤。主要以荧光光谱(PL)为表征手段，通过修饰前后罗丹明B光谱的变化得到如下结论:光子晶体禁带的阻滤作用可以使罗丹明B发射光谱发生形状、强度等变化;缺陷结构光子晶体使罗丹明B的发射严格按照发射腔的位置进行，在增加发射强度上有很高的效率。
　　 通过较为简单的液相法制备出ZnO量子点，该量子点的直径约5～7nm，并对其进行了TEM、XRD、TG-DTA的表征。通过将氧化锌量子点与二氧化硅二氧化钛溶胶的混合，将量子点整合到光子晶体之中，并通过光子晶体禁带的控制实现对氧化锌发射光谱不同位置的阻滤，进而对氧化锌光谱进行了形状、强度、位置等全方位的修饰。通过缺陷结构光子晶体的修饰说明了在腔发射中光子严格按照反射腔的位置逃逸;缺陷结构的光子晶体将其他部位的能量聚集到光谱腔的位置进行发射，使得腔发射的发射峰具有强度高、发射范围窄的特点。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 引言

1．2 光子晶体概述

1．3 光子晶体制备方法

1．3．1 精密机械加工法

1．3．2 半导体制造技术

1．3．3 溶胶自组装法

1．4 光子晶体的应用

1．4．1 光子晶体反射器件

1．4．2 光子晶体偏振片

1．4．3 光子晶体发光二极管

1．4．4 子晶体滤波器

1．4．5 子晶体光纤

1．5 选题意义及研究内容

1．6 本论文的结构

第二章 SiO2／TiO2纳米颗粒一维光子晶体及其缺陷结构的制备

2．1 引言

2．2 SiO2／TiO2溶胶的制备

2．2．1 主要原料和仪器设备

2．2．2 实验步骤

2．2．3 结构表征与性能测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 SiO2／TiO2的表征与性能测试

2．3．2 一维光子晶体多层膜的表征与性能测试

2．3．3 一维光子晶体禁带的调控

2．4 本章小结

第三章 一维光子晶体及其缺陷结构修饰罗丹明光谱

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要原料和仪器设备

3．2．2 实验步骤

3．2．3 结构表征与性能测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 罗丹明的荧光光谱

3．3．2 一维光子晶体对罗丹明B荧光光谱的修饰

3．3．3 一维光子晶体缺陷结构对罗丹明B荧光光谱的修饰

3．4 本章小结

第四章 一维光子晶体及其缺陷结构修饰氧化锌量子点光谱

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 主要原料和仪器设备

4．2．2 实验步骤

4．2．3 结构表征与性能测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 氧化锌量子点的表征测试

4．3．2 光子晶体对氧化锌量子点发射光谱的修饰

4．4 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

致谢

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