本發(fā)明公開(kāi)了一種晶體薄膜的制備方法，屬于光子材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在固體晶格中，電子在傳輸?shù)臅r(shí)候，因?yàn)槭艿骄Ц裰芷谛晕粍?shì)散色，有些波會(huì)因?yàn)楦缮孀饔枚心芟兜男纬?，這就是電子的能帶結(jié)構(gòu)，更具體的講就是電子的色散關(guān)系呈帶狀分布。電子由于受到周期性勢(shì)場(chǎng)的布拉格散色作用，彼此之間會(huì)形成能帶結(jié)構(gòu)，能帶之間可能會(huì)有帶隙出現(xiàn)。如果電子波的能量落在帶隙中時(shí)，是不能傳播的，類(lèi)似的現(xiàn)象在光子晶體中也會(huì)出現(xiàn)。光波通過(guò)光子晶體材料時(shí)，電介質(zhì)構(gòu)成的周期勢(shì)場(chǎng)會(huì)調(diào)制光波的傳播，會(huì)形成與半導(dǎo)體類(lèi)似的能帶結(jié)構(gòu)，在光子晶體中，稱(chēng)為光子能帶。當(dāng)這些光子能帶之間沒(méi)有重疊時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)光子禁帶。一束光波中與光子禁帶相同頻率的光無(wú)法在光子晶體材料中傳播，這是光子晶體的特色，所以光子晶體材料也叫光子禁帶材料。

光子晶體是由不同介電常數(shù)的介質(zhì)周期性排列而成的規(guī)則微結(jié)構(gòu)材料，其可調(diào)節(jié)一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的傳播，在防護(hù)涂層、光學(xué)器件、傳感檢測(cè)、彩色打印和醫(yī)療診斷等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。但是其形貌有序度不高，宏觀上結(jié)構(gòu)色不均勻。結(jié)構(gòu)不可控，且制備條件苛刻，無(wú)法大范圍制備，且現(xiàn)有的光子晶體產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色的方式足光子晶體直接反射本身光子禁帶禁帶光而其他雜光不能被反射來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)色。然而，大部分的光子晶體組裝后，對(duì)光子禁帶外的雜光容易產(chǎn)生干涉等現(xiàn)象，直接導(dǎo)致禁帶光的顏色不夠單一，鮮艷度不高，所以制備一種結(jié)構(gòu)可控型光子晶體薄膜很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有的光子晶體薄膜材料形貌有序度不高，宏觀上結(jié)構(gòu)色不均勻，結(jié)構(gòu)不可控的問(wèn)題，提供了一種結(jié)構(gòu)可控型光子晶體薄膜的制備方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）按質(zhì)量比1:1，將鎢酸鈉與硝酸鋅混合并添加至去離子水中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％氨水調(diào)節(jié)ph至8.5～9.0，水浴加熱25～30min，制備得混合液；

（2）按體積比1:50，將0.1mol/l十六烷基三甲基溴化銨溶液滴加至混合液中，攪拌混合再在180～200℃下油浴加熱1h，靜置冷卻、過(guò)濾得濾餅、洗滌、干燥、研磨得鎢酸鋅顆粒，再按質(zhì)量比1:15，將鎢酸鋅顆粒與去離子水混合，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％氨水調(diào)節(jié)ph至8.5，制備得改性液；

（3）將改性液、無(wú)水乙醇和正硅酸乙酯混合并加熱1～2h，旋轉(zhuǎn)濃縮得涂膜凝膠液，將涂膜凝膠液涂覆至玻璃板表面，干燥即可制備得結(jié)構(gòu)可控型光子晶體薄膜。

所述的改性液、無(wú)水乙醇和正硅酸乙酯的混合比例為質(zhì)量比5:1:2。

所述的涂膜凝膠液涂覆厚度為10～20μm。

所述的十六烷基三甲基溴化銨溶液滴加時(shí)間為10～15min。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)鎢酸鈉與硝酸鋅復(fù)合制備鎢酸鋅顆粒，通過(guò)鎢酸鋅顆粒與正硅酸乙酯復(fù)合并水解分散在水解液中，由鎢酸鋅顆粒提供鋅離子，將水解液濃縮制備水解濃縮液后，經(jīng)振蕩分散，涂覆干燥形成光子晶體薄膜，其中鎢酸鋅提供的鋅離子有效豐富光子復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)，填充光子晶體薄膜的空間群，降低復(fù)合晶體膜內(nèi)部離子空位，改善光子晶體薄膜形貌有序度，增強(qiáng)光子晶體薄膜結(jié)構(gòu)色的穩(wěn)定性能，本發(fā)明制備的結(jié)構(gòu)可控型光子晶體薄膜透光率為35～40%，方阻為1.25～1.28ω/□，薄膜制備過(guò)程中收縮率小于2.3%。

具體實(shí)施方式

備料：鎢酸鈉、硝酸鋅、去離子水、質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%氨水、0.1mol/l十六烷基三甲基溴化銨溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%氨水、無(wú)水乙醇和正硅酸乙酯。

先按質(zhì)量比1:1，將鎢酸鈉與硝酸鋅攪拌混合并研磨過(guò)100目篩，得混合粉末并按質(zhì)量比1:50，將混合粉末與去離子水?dāng)嚢杌旌喜⒅糜跓?，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%氨水調(diào)節(jié)ph至8.5～9.0，在45～50℃下水浴加熱10～15min；待水浴加熱完成后，對(duì)燒杯中滴加去離子水質(zhì)量5%的0.1mol/l十六烷基三甲基溴化銨溶液，控制滴加時(shí)間為10～15min，待滴加完成后，將燒杯置于180～200℃下油浴加熱45～60min，隨后靜置冷卻至室溫，過(guò)濾并得濾餅，在75～85℃下干燥6～8h，碾磨制備得鎢酸鋅顆粒；將鎢酸鋅顆粒置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，隨后過(guò)200目篩，得鎢酸鋅粉末，再按質(zhì)量比1:15，將鎢酸鋅粉末與去離子水?dāng)嚢杌旌?，并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%氨水調(diào)節(jié)ph至8.0～8.5，制備得混合改性液；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量45～50份無(wú)水乙醇、10～15份正硅酸乙酯和25～30份混合改性液置于燒杯中，制備得鎢酸鋅和正硅酸乙酯混合水解液，通過(guò)鎢酸鋅顆粒提供鋅離子，將混合水解液攪拌混合并置于45～50℃下水浴加熱1～2h并置于75～80℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/5，制備得光子晶體薄膜的涂膜凝膠液；按質(zhì)量比1:10，將涂膜凝膠液與無(wú)水乙醇攪拌混合并置于200～300w下超聲振蕩10～15min，得分散液并均勻涂覆至潔凈的玻璃板表面，控制涂覆厚度為10～20μm，待涂覆完成后，自然干燥5～7天，由于鋅離子摻入，豐富光子復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)，填充光子晶體薄膜的空間群，降低復(fù)合晶體膜內(nèi)部離子空位，改善光子晶體薄膜形貌有序度，增強(qiáng)光子晶體薄膜結(jié)構(gòu)色的穩(wěn)定性能，最終即可制備得一種結(jié)構(gòu)可控型光子晶體薄膜。

實(shí)例1

先按質(zhì)量比1:1，將鎢酸鈉與硝酸鋅攪拌混合并研磨過(guò)100目篩，得混合粉末并按質(zhì)量比1:50，將混合粉末與去離子水?dāng)嚢杌旌喜⒅糜跓?，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%氨水調(diào)節(jié)ph至8.5，在45℃下水浴加熱10min；待水浴加熱完成后，對(duì)燒杯中滴加去離子水質(zhì)量5%的0.1mol/l十六烷基三甲基溴化銨溶液，控制滴加時(shí)間為10min，待滴加完成后，將燒杯置于180℃下油浴加熱45min，隨后靜置冷卻至室溫，過(guò)濾并得濾餅，在75℃下干燥6h，碾磨制備得鎢酸鋅顆粒；將鎢酸鋅顆粒置于球磨罐中，在250r/min下球磨3h，隨后過(guò)200目篩，得鎢酸鋅粉末，再按質(zhì)量比1:15，將鎢酸鋅粉末與去離子水?dāng)嚢杌旌希⒂觅|(zhì)量分?jǐn)?shù)5%氨水調(diào)節(jié)ph至8.0，制備得混合改性液；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量45份無(wú)水乙醇、10份正硅酸乙酯和25份混合改性液置于燒杯中，制備得混合水解液，將混合水解液攪拌混合并置于45℃下水浴加熱1h并置于75℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/5，制備得涂膜凝膠液；按質(zhì)量比1:10，將涂膜凝膠液與無(wú)水乙醇攪拌混合并置于200w下超聲振蕩10min，得分散液并均勻涂覆至潔凈的玻璃板表面，控制涂覆厚度為10μm，待涂覆完成后，自然干燥5天，即可制備得一種結(jié)構(gòu)可控型光子晶體薄膜。

實(shí)例2

先按質(zhì)量比1:1，將鎢酸鈉與硝酸鋅攪拌混合并研磨過(guò)100目篩，得混合粉末并按質(zhì)量比1:50，將混合粉末與去離子水?dāng)嚢杌旌喜⒅糜跓?，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%氨水調(diào)節(jié)ph至8.8，在48℃下水浴加熱13min；待水浴加熱完成后，對(duì)燒杯中滴加去離子水質(zhì)量5%的0.1mol/l十六烷基三甲基溴化銨溶液，控制滴加時(shí)間為13min，待滴加完成后，將燒杯置于190℃下油浴加熱52min，隨后靜置冷卻至室溫，過(guò)濾并得濾餅，在80℃下干燥7h，碾磨制備得鎢酸鋅顆粒；將鎢酸鋅顆粒置于球磨罐中，在280r/min下球磨4h，隨后過(guò)200目篩，得鎢酸鋅粉末，再按質(zhì)量比1:15，將鎢酸鋅粉末與去離子水?dāng)嚢杌旌希⒂觅|(zhì)量分?jǐn)?shù)5%氨水調(diào)節(jié)ph至8.3，制備得混合改性液；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量48份無(wú)水乙醇、13份正硅酸乙酯和28份混合改性液置于燒杯中，制備得混合水解液，將混合水解液攪拌混合并置于48℃下水浴加熱2h并置于78℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/5，制備得涂膜凝膠液；按質(zhì)量比1:10，將涂膜凝膠液與無(wú)水乙醇攪拌混合并置于250w下超聲振蕩13min，得分散液并均勻涂覆至潔凈的玻璃板表面，控制涂覆厚度為15μm，待涂覆完成后，自然干燥6天，即可制備得一種結(jié)構(gòu)可控型光子晶體薄膜。

實(shí)例3

先按質(zhì)量比1:1，將鎢酸鈉與硝酸鋅攪拌混合并研磨過(guò)100目篩，得混合粉末并按質(zhì)量比1:50，將混合粉末與去離子水?dāng)嚢杌旌喜⒅糜跓?，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%氨水調(diào)節(jié)ph至9.0，在50℃下水浴加熱15min；待水浴加熱完成后，對(duì)燒杯中滴加去離子水質(zhì)量5%的0.1mol/l十六烷基三甲基溴化銨溶液，控制滴加時(shí)間為15min，待滴加完成后，將燒杯置于200℃下油浴加熱60min，隨后靜置冷卻至室溫，過(guò)濾并得濾餅，在85℃下干燥8h，碾磨制備得鎢酸鋅顆粒；將鎢酸鋅顆粒置于球磨罐中，在300r/min下球磨5h，隨后過(guò)200目篩，得鎢酸鋅粉末，再按質(zhì)量比1:15，將鎢酸鋅粉末與去離子水?dāng)嚢杌旌?，并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%氨水調(diào)節(jié)ph至8.5，制備得混合改性液；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量50份無(wú)水乙醇、15份正硅酸乙酯和30份混合改性液置于燒杯中，制備得混合水解液，將混合水解液攪拌混合并置于50℃下水浴加熱2h并置于80℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/5，制備得涂膜凝膠液；按質(zhì)量比1:10，將涂膜凝膠液與無(wú)水乙醇攪拌混合并置于300w下超聲振蕩15min，得分散液并均勻涂覆至潔凈的玻璃板表面，控制涂覆厚度為20μm，待涂覆完成后，自然干燥7天，即可制備得一種結(jié)構(gòu)可控型光子晶體薄膜。