[发明专利]一种恒温液体烘焙法制备大尺寸三维光子晶体的方法

说明书

本发明公开了一种恒温液体烘培法制备大尺寸三维光子晶体的方法，其特征在于包括如下步骤：1)准备好粒径为微米尺寸，且粒径均匀的高分子材料胶体微球，亲水化处理后的基片，分散介质，温度为a℃的恒温液体，第一容器，以及尺寸小于第一容器且导热性良好的第二容器；2)将所述高分子材料胶体微球放入到所述分散介质中，并通过超声波震荡将所述高分子材料胶体微球在所述分散介质中进行分散，得到浓度为b％的混合溶液；3)将所述恒温液体倒入到所述第一容器内，并将所述第二容器放入到该恒温液体上漂浮，将所述基片放入到所述第二容器中，通过所述恒温液体对所述基片加热c min；4)将所述混合溶液滴加到所述基片上，待溶剂挥发后再利用所述恒温液体持续加热，得到所述高分子材料胶体微球制成的胶体三维光子晶体。本发明构思新颖、设计合理、操作简便。

技术领域

本发明涉及材料化学技术领域，特别涉及一种恒温液体烘焙法制备大尺寸三维光子晶体的方法。

背景技术

光子晶体(Photonic Crystal)是在1987年由S.John和E.Yablonovitch分别独立提出，是由不同折射率的介质周期性排列而成的人工微结构。光子晶体即光子禁带材料，从材料结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体。与半导体晶格对电子波函数的调制相类似，光子带隙材料能够调制具有相应波长的电磁波---当电磁波在光子带隙材料中传播时，由于存在布拉格散射而受到调制，电磁波能量形成能带结构。能带与能带之间出现带隙，即光子带隙。所具能量处在光子带隙内的光子，不能进入该晶体。光子晶体和半导体在基本模型和研究思路上有许多相似之处，原则上人们可以通过设计和制造光子晶体及其器件，达到控制光子运动的目的。

通过常规的光刻法和离子束刻蚀法制备光子晶体的方法具有可制造复杂规则结构的优点，但是具有非常高的额外费用和需要长时间制备大尺寸光子晶体的缺点。另一方面，通过纳米粒子的自组装制备光子晶体的方法具有无需额外设备，以及可能在较短的时间内制备大尺寸光子晶体的优点，但是制备无缺陷的大尺寸光子晶体还是困难的。因此，在制备光子晶体的领域中，能够通过胶体粒子的自组装在较短的时间内构建无缺陷的大尺寸光子晶体的技术是商业应用的重要课题。

常用的使用胶体粒子制备三维光子晶体的方法，如重力沉降法、垂直自组装法、电泳法等。重力沉降法是将单分散的高分子材料胶体溶液长时间静置时，粒子通过重力沉降至底部，然后自组装成三维光子晶体的现象。但是，这种方法的处理时间一般在一周左右而且制备出来的三维光子晶体有较大缺陷。垂直自组装法对于纳米级微球来说，组成三维光子晶体的效果较好，但是直径较大的微米级高分子材料微球由于受到的重力较大，因此都沉到底部了无法在垂直玻片表面形成规则的三维光子晶体结构，且制备时间一般3-5天也比较长。另外，电泳法能够在较短的时间内制备大尺寸三维光子晶体，但是制备的三维光子晶体结构排列不是很好，容易出现大面积缺陷。

发明内容

有鉴于上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种恒温液体烘培法制备大尺寸三维光子晶体的方法。

本发明的技术方案如下：一种恒温液体烘培法制备大尺寸三维光子晶体的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)准备好粒径为微米尺寸，且粒径均匀的高分子材料胶体微球，亲水化处理后的基片，分散介质，温度为a℃的恒温液体，第一容器以及尺寸小于第一容器且导热性良好的第二容器；

2)将所述高分子材料胶体微球放入到所述分散介质中，并通过超声波或者震荡将所述高分子材料胶体微球在所述分散介质中进行分散，得到浓度为b％的混合溶液；

3)将所述恒温液体倒入到所述第一容器内，并将所述第二容器放入到该恒温液体上漂浮，将所述基片放入到所述第二容器中，通过所述恒温液体对所述基片加热c min；

4)将所述混合溶液滴加到所述基片上，待溶剂挥发后再利用所述恒温液体持续加热，得到所述高分子材料胶体微球制成的胶体三维光子晶体。