TiO2光子晶体的光子带隙及其应用

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1、万方数据第20卷第4期2008年4月化学进展PROGRESSINCHEMISTRYV01．20No．4Apr．，2008Ti02光子晶体的光子带隙及其应用李晓菁1乔冠军H陈杰珞2周熙1(1．西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049；2．西安交通大学能源与动力学院西安710049)摘要最近利用Ti02光子晶体控制光子的研究取得了一定进展。本文概述了Ti02光子晶体的分类、性质、制备和应用。TiO：光子晶体在反射器件、光电转换、化学传感器和光催化等方面应用前景广阔，目前，可见光和近红外波段的TiO：光子晶体的合成是工作的难点，本文对今后TiO：光子晶体的

2、研究提出了展望。关键词光子晶体TiO：光子带隙蛋白石反蛋白石中图分类号：0734文献标识码：A文章编号：1005．281x(2008)04．0491—08ApplicationonthePhotonicBandGapofTitaniumDioxidePhotonicCrystalsL／Xiaojin91QiaoGuanjun1’ChenJieron92ZhouXi1(1．StateKeyLaboratoryforMechanicalBehaviorofMaterials，Xi’allJiaotongUniversity，Xi’all710049，China；2．S

3、choolofEnergyandPowerEngineering，Xi’allJiaotongUniversity，Xi’an710049，China)AbstractRecentlytheprogresshasbeenmadeintheareaofcontrollingandmanipulatingphotonwithphotoniccrystaloftitaniumdioxide．Inthispaperphotoniccrystaloftitaniumdioxide，includingsort，properties，fabrication，andapplica

4、tion，arecomprehensivelyreviewed．Photoniccrystaloftitaniumdioxideisthepromisingmaterialforitsapplicationinreflector，photoelectricconversion，chemicalsensorandphotocatalysis．Atpresent，thesynthesisofphotoniecrystaloftitaniumdioxideworkingatnearinfraredandvisiblewavelengthisahardwork．Resea

5、rchfieldofphotoniccrystaloftitaniumdioxideinthefutureisdealtwithinthisreview．Keywordsphotoniccrystals；titaniumdioxide；photonicbandgap；opal；inverseopal1引言1987年Yablonovitch⋯和John旧。几乎同时提出了光子晶体的概念：具有光子带隙的周期性电介结构。具有光子频率禁带(photonicbandgap)的材料称作光子晶体，光子晶体也叫电磁晶体(electromagneticcrystals)，是由两种具有

6、不同介电常数的介质组成的复合材料。自然界里发现的天然光子晶体不少，如蛋白石(opal)、宝石、蝴蝶翅膀、孔雀羽毛和海老鼠毛等。蛋白石是一种具有几百纳米空隙、规整排列的无定型SiO：结构，具有不完全的较小的带隙。光子晶体由于光子带隙的存在，产生了很多全新的性质和现象，从而显示出非常宽广的发展和应用前收稿：2007年4月，收修改稿：2007年8月*通讯联系人e-mail：giqiao@mail．xjtII．edu．VII景‘3一圳。目前TiO：光子晶体已成为材料化学科学的研究热点，发展迅速‘铲矧。2Ti02光子晶体的光学特性TiO：光子晶体最大的特征是光子带隙。光子晶

7、体中介电常数的周期性排列产生了一定的势场，当TiO：和另外一种材料的介电常数相差足够大时，在电介质界面上会出现布拉格散射，产生光子带隙。能量落在带隙中的光将不能在晶体中传播，而是被全部反射出去。两种介质材料的介电常数比(或折射率比)越大，布拉格散射越强烈，就越有可能出现光子带隙。万方数据化学进展第20卷TiO，光子晶体的另一个主要特征是光子局域。如果在光子晶体中引入某种程度的缺陷，和缺陷态频率吻合的光子被局域在缺陷位置，一旦其偏离缺陷处，光就将迅速衰减。一旦TiO：光子晶体原有的对称性被破坏，在光子晶体的禁带中央就可能出现频宽极窄的缺陷态。光子晶体有点缺陷和线缺陷

8、：点缺陷仿