一种二维复合胶体晶体光子器件的制备方法

文档序号:25785165发布日期:2021-07-09 10:34阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种二维复合胶体晶体光子器件的制备方法,其特征在于:首先,采用直径为680nm

730nm的聚苯乙烯胶体粒子通过界面自组装法制备二维胶体晶体;其次,将组装的胶体晶体通过反应离子刻蚀胶体粒子改变胶体粒子之间的间隙,刻蚀时间与刻蚀间隙的比例为10nm

20nm/min,因此可通过刻蚀时间控制胶体微球间隙;最后,根据微球间隙选择将不同材质、匹配粒径的第二种胶体粒子注入到刻蚀的胶体晶体的模板上,从而形成了二维材料的复合胶体晶体。2.根据权利要求1所述的一种二维复合胶体晶体光子器件的制备方法,其特征在于,步骤为:第一步:将玻璃基片先后利用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗10min

15min,用氮气烘干,再用等离子清洗机对玻璃基片清洗10min

15min,使玻璃基片清洁且具有亲水性,留其备用;第二步,通过微流注射法制备六角密排的单层膜:注射器与微流注射泵连接,针筒内盛有分散均匀的聚苯乙烯胶体微球悬浮液,针尖与液面刚好接触,形成弯月面,通过针尖以0.002ml/min的速度匀速注射,使得悬浮液流入液面时,在不同溶液梯度力的作用下,既不会沉入液面下方,又不会在针尖上形成液滴,而是在液面迅速向外铺展开来,最后直到注射完成,小球微粒铺满整个液面;遵循能量最低原理,在气液面完成六角密排单层膜结构的组装;加入0.003ml的sds溶液,单层薄膜会进一步收缩成有序密排的单层膜,最后利用单层膜的可转移性,将备用玻璃基片以45
°
倾斜角斜插入液体里,基片因其亲水性在减小倾斜角靠近单层膜时,单层胶体晶体便转移到备用玻璃基片上,向上提升基片,并保持水平放置,待玻璃基片干燥便获得单层周期性微纳结构;第三步,反应离子刻蚀:将玻璃基片放置于离子刻蚀机反应腔室,利用氧气作为反应气体进行反应离子刻蚀,化学反应和物理反应相结合,保持刻蚀的射频功率为12w

17w、氧气的流量为30sccm

35sccm、反应室压强为2pa

2.5pa;依据刻蚀时间与刻蚀间隙的比例关系:10nm

20nm/min,通过计时器控制刻蚀时间,使得微球粒径变小,两个微球之间的间隙增大;第四步,制备二维复合光子晶体:将已经刻蚀处理过的基片倾斜60
°
放置于一次性塑料杯内,同样利用微流注射法在气液面注射完成第二种材料的六角密排单层膜结构的组装,本次实验第二种材料选择的是直径约为280nm的二氧化硅小球溶液;待其铺满整个液面时,利用排水法使微球自然沉积在已经刻蚀处理过的基片上,即获得制备的二维复合光子晶体。3.根据权利要求1所述的一种二维复合胶体晶体光子器件的制备方法,其特征在于:所述第第二步和第四步中配置微球悬浮液时需加入无水乙醇、正丁醇溶液,其中第二步中的聚苯乙烯悬浮液按照浓度10%的聚苯乙烯微球溶液:无水乙醇:正丁醇溶液=1:1:1的比例配置,第四步中的二氧化硅悬浮液按照浓度10%的二氧化硅小球溶液:无水乙醇:正丁醇=1:5:4的比例配置,使其微球悬浮液均匀地铺展在水平面,形成周期性六角密排的单层膜结构,并避免微球粒子下沉的情况发生。4.根据权利要求1所述的一种二维复合胶体晶体光子器件的制备方法,其特征在于:所述刻蚀速率与刻蚀时间的关系即每刻蚀一分钟可使胶体粒子间隙增加10nm

20nm,通过改变刻蚀时间决定微球粒径和间隙。
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