鍺有序大孔結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及其光學(xué)特性.pdf

1、鍺具有高的介電常數(shù)(ε=16)，在近紅外區(qū)(λ>1.87μm)有良好的透過(guò)性，使其適合制備完全帶隙的三維光子晶體。但是，如何制作周期僅為亞微米量級(jí)的可見(jiàn)和近紅外波段的Ge三維光子晶體在技術(shù)上是一個(gè)挑戰(zhàn)?；瘜W(xué)氣相沉積法（CVD）在制備 Ge光子晶體中存在設(shè)備昂貴、工藝復(fù)雜、填充率低和容易形成核殼結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。因此,本論文探索制備 Ge光子晶體的新方法，在國(guó)際上首次提出離子液體中電沉積法輔助膠體晶體模板法制備 Ge三維光子晶體；并系統(tǒng)的研究了

2、在[HMIm]FAP和[EMIm]Tf2N兩種離子液體中的電沉積工藝，以及制備態(tài)的Ge膜和Ge光子晶體的微觀結(jié)構(gòu)、表面價(jià)態(tài)、介電特性、光譜特性和光致發(fā)光特性。本文主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下：
　　通過(guò)對(duì)膠體晶體模板生長(zhǎng)過(guò)程的機(jī)理分析，闡釋了在垂直沉積生長(zhǎng)的過(guò)程中較高的溫度可以減少厚度的波動(dòng)起伏；大的乳液顆粒濃度可以獲得厚的濕膜。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證，沉積溫度在65℃和體積分?jǐn)?shù)濃度在0.25％的條件下，可以生長(zhǎng)出有序度高、表面平整的多層面心

3、立方密堆積的膠體晶體模板。利用飛秒激光微加工法在玻璃基板上刻蝕溝槽的方法可以有效解決膠體晶體微球在生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生深裂紋的問(wèn)題。
　　以三個(gè)粒徑的聚苯乙烯膠體晶體模板為基片，利用磁控濺射法填充 Ge；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Ge僅僅在膠體晶體模板的表面處堆積，形成 Ge與膠體晶體的復(fù)合結(jié)構(gòu)。但是發(fā)現(xiàn) Ge膜有遺傳生長(zhǎng)的現(xiàn)象出現(xiàn)，與膠體晶體模板有相同形態(tài)，并對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行簡(jiǎn)單解釋。
　　利用循環(huán)伏安法研究離子液體[HMIm]FAP在ITO

4、玻璃和金基片表面的電化學(xué)窗口，利用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（SEM）、能量色散譜（EDX）、X射線衍射（XRD）和拉曼光譜（Raman）對(duì)Ge薄膜進(jìn)行形貌、成分和微觀結(jié)構(gòu)的表征與分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩種不同的基片具有相似的電化學(xué)特性；SEM和EDX結(jié)果證實(shí)，在[HMIm]FAP中可以沉積出Ge膜，并且 XRD和Raman譜的結(jié)果表明Ge膜為非晶態(tài)。
　　利用循環(huán)伏安法、SEM和EDX研究了[EMIm]Tf2N中在不同的掃描速率、沉積電位、沉

5、積時(shí)間對(duì)電沉積 Ge膜的影響。利用XPS分析在不同氬離子濺射時(shí)間的條件下，鍺膜表面的價(jià)態(tài)變化規(guī)律。利用橢偏儀測(cè)試 Ge膜的光學(xué)常數(shù)，根據(jù)有效介質(zhì)模型擬合后，獲得380-900nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的Ge膜的色散關(guān)系。
　　利用接觸角測(cè)試儀、激光共聚焦顯微鏡、SEM和EDX研究了[HMIm]FAP和[EMIm]Tf2N兩種離子液體和膠體晶體模板的潤(rùn)濕特性及電沉積制備 Ge光子晶體的微觀形貌和元素成分。并且研究 Ge光子晶體的光譜和介電特性。

6、研究結(jié)果表明，兩種離子液體中均能沉積出三維有序的Ge光子晶體，但是[EMIm]Tf2N中的沉積速率高于[HMIm]FAP。沉積獲得的Ge光子晶體中存在類似于布喇格光柵的反射特性?；谟行Ы橘|(zhì)理論模型，擬合獲得在 x、y、z三個(gè)方向上380-900nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的Ge光子晶體的色散關(guān)系。
　　利用聚焦顯微拉曼-熒光光譜儀研究了 Ge膜、Ge光子晶體和Ge與膠體晶體復(fù)合結(jié)構(gòu)的光致發(fā)光特性。SEM、XPS和TEM表征Ge光子晶體和Ge復(fù)