Реферат
Виготовлення фотонних кристалів
В
Створення тривимірного фотонного кристала у видимому інтервалі довжин хвиль залишається на Протягом останніх десяти років одним із головних завдань матеріалознавства, для вирішення якої більшість дослідників зосередилися на двох принципово різних підходах: використання темплатного методів, що створюють передумови для самоорганізації синтезованих наносистем, і нанолітографії.
Серед першої групи методів найбільше поширення набули такі, які в якості темплатів для створення твердих тіл з періодичною системою пір використовують монодисперсні колоїдні сфери. Ці методи дозволяють отримати фотонні кристали на основі металів, неметалів, оксидів, напівпровідників, полімерів, і т.д. Всі зазначені методи включають кілька загальних етапів (рис. 22).
В В В В В В В
Рис. 22. Схема темплатного синтезу фотонних кристалів
На першому етапі, близькі за розмірами колоїдні сфери рівномірно "упаковують" у вигляді тривимірних (іноді двомірних) каркасів, які надалі виступають в якості темплатів (рис. 22а). Для упорядкування сфер крім природного (спонтанного) осадження використовуються центрифугування, фільтрування з використанням мембран і електрофорез. При цьому, у разі використання кварцових сфер получающийся матеріал є синтетичним аналогом природного опалу.
На другому етапі, порожнечі в темплатного структурі просочують рідиною, яка згодом при різних фізико-хімічних впливах перетворюється на твердий каркас. Іншими методами заповнення речовиною порожнеч темплату є або електрохімічні методи, або метод CVD (рис. 22б).
На останньому етапі, темплатів (колоїдні сфери) видаляють, використовуючи в залежності від його природи процеси розчинення або термічного розкладання (рис. 22в). Отримувані структури часто називають зворотними репліками вихідних колоїдних кристалів або "зворотними опалами".
Очевидно, що сфери, використовувані як темплатів для формування пористих твердих тіл, повинні смачиваться наносяться прекурсорами, а також повинні бути легко удаляеми в умовах, за яких створювана каркасна структура не руйнується. Крім того, щоб кінцевий пористий матеріал володів фотонними властивостями, сфери повинні мати вузький розподіл за розмірами: їх діаметри не повинні відрізнятися від середнього розміру більш ніж на 5-8%. p> темплатного каркас, що складається з упорядкованих монодисперсних колоїдних частинок, в літературі прийнято називати "колоїдним кристалом "(colloidal crystal) (див. рис 22а). Як правило, для їх формування використовуються кварцові або полімерні латексні сфери, хоча в літературі описані випадки застосування емульсійних крапель, золота і монодисперсних напівпровідникових нанокристалів.
Для практичного використання бездефектні області в фотонному кристалі не повинні перевищувати 1000 мкм 2 . Тому проблема впорядкування кварцових і полімерних сферичних частинок є однією з найважлив...
