臺灣國際科展

光子晶體合成、特性與應用

科展類別
臺灣國際科展
屆次
2003年
科別
物理科
學校名稱
臺北市立景美女子高級中學
指導老師
潘建曄
作者
陳一瑩
關鍵字
光子晶體,發光效率

摘要或動機

We report an investigation on the synthesis, characterization, and application of photonic crystal. In the study of the synthesis of SiO? nanoparticles for the building blocks of photonic crystal, it is found that by changing the concentration of NH3 solution, we are able to control the size of SiO? nanoparticles. After trying several different methods, we discover that the vertical substrate method is the best way to arrange nanoparticles into a periodic structure. From scanning electron microscope, we confirm that SiO? nanoparticles can form a three dimensional hexagonal photonic crystal. From transmission experiment, we find that the wavelength of the minimum transmission is proportional to the size of nanoparticles. This result implies that using photonic crystals we can control the behavior of electromagnetic wave. Finally, we fabricate CdS nanoparticles on the top of photonic crystals with different diameter of SiO? nanoparticles. Using photoluminescence measurements, we show that by controlling the lattice constant of a photonic crystal the luminescent efficiency of CdS nanoparticles can be substantially enhanced. Out results, therefore demonstrate that photonic crystals are very important for the application of light emitting devices. 本研究主要是著重於探討光子晶體合成、特性分析及其應用。在有關合成光子晶體之奈米二氧化矽顆粒方面, 發現在合成過程中利用氨水的溶量可以控制顆粒的大小。在將奈米顆粒排列成光子晶體的研究中, 嘗試了多種方法後, 發現垂直基座法為最快速有效的方法。從掃瞄電子顯微鏡的觀測, 證實奈米顆粒是以六角對稱排列成整齊的光子晶體。在光子晶體的特性分析中, 利用光穿透實驗, 發現電磁波穿透率最小的波長與奈米顆粒成正比關係, 這顯示出可以利用光子晶體來控制光的行為。最後,本研究將光子晶體與硫化鎘奈米顆粒結合,經由光激螢光譜, 證明光子晶體確實可以增進物體之發光效率,這對發光元件的應用, 將有很大的幫助, 可以節省大量的能源


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