基于多孔氧化铝片的光学异质结的制备及其光学特性的实验研究

Controlling light has always been the goal of the human pursued. Combination of nanomaterials and photonics is an important developing direction to realize the control on the light. This project is aimed at the control effect of the porous anodic alumina photonic crystal on the optical transmission. In this project, we intend to adopt the electrochemical anodic oxidation method to controllably prepare the macroscopic size of porous anodic aluminum oxide (AAO) slab that has the characterization of photonic crystal, in depth study the growth rate of nanoholes as well as the chemical corrosion rate of the nanohole by electrolyte during the electrochemical oxidation process, and obtained the quantitative relationship. Research the method of introducing defects into the porous AAO slab, and get the adjustable location and height of defect peak for porous AAO photonic crystals. Build the photonic crystal heterojunction based on the porous AAO photonic crystal, introduce the media into the nanoholes of the porous AAO, achieve the adjustable extinction amount, then basing on such photonic crystals heterojunction to build principle-based device with light diode characteristics, and thus realize the selective transmission of light. This study is expected to propel the porous AAO photonic crystal to the practical application.

对光进行控制一直是人类追求的目标。将纳米材料与光子学结合起来，是实现对光的控制的一个重要发展方向。本项目瞄准利用多孔阳极氧化铝光子晶体对光传输进行调控开展工作。拟采用电化学阳极氧化方法可控地制备出宏观尺度的具有光子晶体特性的多孔阳极氧化铝片，深入研究其制备规律，获得电化学阳极氧化过程中孔洞的生长速度，和电解液对孔洞的化学腐蚀速度，以及两者之间的匹配关系。在这种多孔阳极氧化铝片中引入缺陷，获得缺陷峰位置和高度均可调的多孔阳极氧化铝光子晶体，研究缺陷对光传输行为的影响。基于多孔阳极氧化铝光子晶体构筑光子晶体异质结，并在多孔氧化铝的孔道中引入其他介质，获得消光量可调的多孔氧化铝片，基于这种消光量可调的多孔氧化铝光子晶体异质结构筑具有光二极管特性的原理型器件，实现对光的选择性传输。此项研究有望将这种多孔阳极氧化铝光子晶体向实际应用推进。

对光进行控制一直是人类追求的目标。将纳米材料与光子学结合起来，是实现对光的控制的一个重要发展方向。.本项目的主要研究内容为：1、研究铝片的电化学阳极氧化过程中孔洞的生长规律；2、研究获得位置、带底透过率可调的入射光截止带的方法；3、研究并可控地制备出缺陷峰位置、高度可调的多孔阳极氧化铝片；4、在一片多孔阳极氧化铝中可控地制备光子晶体异质结，研究所获得的光子晶体异质结的光学特性；5、基于这种多孔氧化铝光学异质结构筑具有光二极管特性的原理型器件。.本项目的研究目标为：1、获得电化学阳极氧化过程中孔洞的生长速度和电解液对孔洞的化学腐蚀速度两者之间的匹配关系；2、给出缺陷峰位置、高度与多孔阳极氧化铝光子晶体的微结构的对应关系；3、给出光子晶体异质结光学特性与样品微结构的对应关系；4、基于多孔阳极氧化铝片光子晶体异质结，构筑光二极管原理型器件，实现对光的选择性传输。.在项目研究的时间段内，我们紧紧围绕申请书所列的研究内容开展工作。.我们圆满地完成了以上所列的研究目标。.我们采用电化学阳极氧化方法可控地制备出了宏观尺度的具有光子晶体特性的多孔阳极氧化铝片，深入研究了其制备规律，在这种多孔阳极氧化铝片中引入了缺陷，获得了缺陷峰位置和高度均可调的多孔阳极氧化铝光子晶体，研究了缺陷对光传输行为的影响。在多孔氧化铝光子晶体的孔道中引入了其他介质，获得了消光量可调的多孔氧化铝片，首次在这种多孔氧化铝光子晶体中观察到毛细凝聚现象，并深入研究了这种毛细凝聚现象。基于这种多孔阳极氧化铝光子晶体构筑光子晶体异质结，获得具有光二极管特性的原理型器件，实现在全部可见光范围内对光的选择性传输。.我们的研究有望将这种多孔阳极氧化铝光子晶体向实际应用推进。.在项目研究的时间段内，我们共计发表SCI论文8篇，包括1篇杂志封面文章、1篇卷首插画文章，申请国家发明专利3项。在项目研究的时间段内，共计毕业5名博士，3名硕士。