[发明专利]一种非密堆积光子晶体薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种非密堆积光子晶体薄膜的制备方法，其特征在于先对非密堆积结构进行模拟再制备光子晶体薄膜；其具体制备过程为：

（1）选用显微镜玻璃片作为玻璃衬底，将玻璃衬底放入体积比为3:1的浓硫酸和双氧水混合溶液中预处理2-3小时，再用去离子水清洗玻璃衬底并用氮气吹干；

（2）将正硅酸乙酯、乙醇和摩尔浓度为0.1mol/L的盐酸按照1：2：1的体积比混合得到正硅酸乙酯水溶胶然后超声30分钟；

（3）采用常规的离心法提纯，分别获得直径大小不同的两种聚苯乙烯微球悬浮液，并分别计算直径大小不同的聚苯乙烯微球悬浮液的体积浓度；

（4）将直径大小不同的聚苯乙烯微球悬浮液按照微球的个数比例混合得到混合悬浮液，在混合悬浮液中，直径大的聚苯乙烯微球和直径小的聚苯乙烯微球的个数比为1：1-8；

（5）将步骤（4）得到的混合悬浮液加入到去离子水和正硅酸乙酯水溶胶按体积比为100：5-10的混合水溶液中得到混合液，混合液中混合悬浮液与正硅酸乙酯水溶胶的体积比为1：1-1.5；

（6）将步骤（1）处理后的玻璃衬底垂直放入装有混合液的烧杯中；

（7）将装有混合液的烧杯放在恒温的烤箱内，在65℃条件下使烧杯中的混合液缓慢蒸发后，再放置24小时，即得到生长在垂直悬浮的玻璃衬底上的非堆积光子晶体薄膜。

2.根据权利要求1所述的非密堆积光子晶体薄膜的制备方法，其特征在于对非密堆积结构进行模拟时，先采用公式（1）计算非密堆积光子晶体薄膜的有效折射率，

neff=(n12×f1+n22×f2)1/2---(1)]]>

其中，n_eff是有效折射率，n₁是聚苯乙烯的折射率，f₁是二元聚苯乙烯微球的填充率，n₂是背景材料的折射率，f₂是背景材料的填充率，非密堆积结构填充率的变化使有效折射率发生变化，再采用平面波展开法计算出不同大小微球直径比情况下，大球直径D和非密堆积光子晶体结构反射峰中心波长λ的关系，如公式（2）：

λ=kD    （2）其中，k为比例系数，k与非密堆积结构的材料、聚苯乙烯微球和正硅酸乙酯水溶胶的体积比有关，聚苯乙烯微球组成的非密堆积结构k的范围为1.740--2.622；然后根据需要的反射峰波长范围，估计和选择所需要的微球大小和结构；对得到的结果采用简化模型的Bragg公式进行验证，二元聚苯乙烯微球形成光子晶体薄膜的二维禁带图由平面波展开方法获得，非密堆积中大小微球半径比为0.50-0.77时，非密堆积光子晶体薄膜都有超过5%的相对禁带，而半径比为1处的密堆积光子晶体薄膜却没有禁带；在有禁带的非密堆积结构中，二元聚苯乙烯微球大小比例为3:1的非密堆积结构和微球大小比例为5:1的非密堆积结构都好于单一聚苯乙烯微球形成的结构。