光子晶体是不同介电常数的材料在空间周期性排列的结构。光子晶体有一个重要特征,就是光子带隙,就像半导体中的电子一样。所以有人预言,正如半导体研究导致了电子工业的革命一样,光子晶体有可能代替半导体,导致再一次的技术革命。但是光子晶体无论是理论设计,实际制作过程,还是材料光学性能测试都还有一些具体问题有待研究。通过PS模板法成功合成了硼酸钇掺铕（YB03：Eu3+）反蛋白石结构光子晶体,并研究了光子晶体带隙与Eu3+离子5D0-7FJ发射的作用和相关的动力学衰减过程。与参比样品比较,光子晶体样品的发射峰在带隙边上有较大的Lamb移动。XRD结果表明YBO3：Eu3+反蛋白石光子晶体与参比样品的结构相同,这样便排除了结构对发射峰的影响。光子晶体的动力学过程包括两部分,一个快过程,一个慢过程。前者是按幂指数衰减的,对应着光子晶体中的弥散场,并且其中发光原子的自发辐射速率增加,后者是按指数衰减的,对应于光子晶体中的行波场,自发辐射速率受到抑制。合成了不同尺寸的PMMA微球,并用垂直沉积法制备了一系列高质量的光子晶体,观察了其带隙效应,并与理论计算比较,结果表明,选取不同PMMA直径的微球计算的带隙位置与前面观测的结果一致。在PMMA微球内掺入稀土配合物,研究窄带隙发光在光子晶体中的特性,并研究了不同偏振态的发光光谱,从文中得到结论,在无偏振片下,测量不到光谱的移动。如果测量光子晶体的不同偏振态,可以发现掺稀土后的光谱有移动,寿命也有相应的变化,可见在蛋白石结构的PMMA光子晶体中,也有光谱移动现象,对不同的偏振态影响的不同,在本文中光子晶体对S偏振态影响较大。本文还讨论了稀土氧化物中激子基态能量。实验观测到了,在纳米粒子中,由于尺寸限域效应,激子吸收峰出现蓝移。在本文中通过变分方法计算球形Y203的激子基态能量与粒度的关系。在本模型中,激子被限域在一层被介电层材料包覆的一个纳米粒子中。考虑的能量有激子的动能、势能、极化能和激子声子耦合能。动能和势能是通过有效质量近似和连续介电常数近似考虑的。激子声子相互作用能是通过中间耦合方法讨论的。数值计算结果和文献中实验结果一致。计算结果表面,对于稀土氧化物纳米粒子,当R<5nm时,对激子的限域作用主要来自于对激子动能的限域作用,而R>5nm时,对激子的限域作用主要来自于对激子势能的限域作用。在粒度小于10nm时,极化能对激子能量的贡献较大。电子声子耦合作用对激子能量的贡献相对较小。