光子晶体是指具有光子带隙的一类新型材料,其结构为介电常数周期性变化的三维人造晶体,由于它的这种特性,已经成为制备速度快、容量大、集成度高的新型光子器件的基础。本文以物化性能优良的碳微球(CMSs)为构筑单元,对其表面进行化学修饰,然后经自组装合成具有优良热稳定性、机械稳定性和光电性能的碳膜,此材料有望作为光子晶体,在光电器件方面展现出极大的发展潜力和应用前景。
　　本文首先利用化学气相沉积法制备了CMSs,然后分别采用壳聚糖(CS)、SiO2和znO三种不同性质的材料对CMSs进行了化学修饰的研究,得到CS/CMSs、SiO2/CMSs和ZnO/CMSs复合物;最后对CS/CMSs和SiO2/CMSs复合物的荧光性能进行了初步探讨,并对其进行自组装合成复合碳膜,考察了悬浮液浓度和反应温度对自组装效果的影响。采用场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜、X-射线衍射分析、热重分析和傅里叶红外分析等手段对产物进行表征和分析。
　　结果如下:1.用浓HNO3和H2O2对原始CMSs进行氧化修饰,再利用静电力将CS包覆到CMSs表面制备CS/CMSs复合物,当CMSs与CS的质量比为1:2时,CS均匀地组装到CMSs表面上,且在水和乙醇中的分散性得到提高;采用溶胶-凝胶法以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为桥联,将原始CMSs与Si02进行复合制备SiO2/CMSs复合物,当用0.5 g CMSs,2 mL硅酸乙酯(TEOS),30 mL氨水,反应时间为12 h时得到的SiO2/CMSs复合物颗粒均匀,表面光滑,分散性好;在三乙醇胺存在的条件下,利用醋酸锌水解实现了ZnO对CMSs的包覆,当醋酸锌与三乙醇胺的物质量比为1:2,反应时间为2 h时,CMSs上包覆的ZnO均匀牢固且形成的ZnO/CMSs复合物表面光滑;不同浓度的原始CMSs.氧化CMSs、CS/CMSs和SiO2/CMSs在有机溶剂(乙醇和CCl4)和水中发出不同颜色的荧光,且随着浓度的增加,颜色逐渐加深,浓度太大时发生荧光猝灭。2.在CMSs修饰的基础上,利用垂直沉积法分别对CS/CMSs和SiO2/CMSs进行自组装,在一定温度下,随着悬浮液浓度的增加,薄膜的厚度逐渐增加;固定悬浮液浓度为10 mg/mL,当沉积温度为50℃时可得到致密的薄膜;SiO2/CMSs复合薄膜比同样条件下制备的CS/CMSs复合膜的有序度和紧密度高,从而为碳基光子晶体的制备提供了实验依据。