SiO2/BaTiO3光子晶体禁带宽度的热调控研究

"Thermally tuning of the photonic band gap of SiO2 colloid crystal infilled with ferroelectric BaTiO3" 这篇论文主要探讨了利用热调制来改变由SiO2和铁电材料BaTiO3组成的光子晶体的光子带隙。SiO2/BaTiO3光子晶体是通过自组装过程与溶胶-凝胶技术相结合的方法合成的。研究发现，将完全结晶的BaTiO3填充到SiO2胶体晶格中可以显著增强光子带隙。 光子晶体是一种具有周期性结构的材料，这种结构能够阻止特定频率范围内的光传播，形成光子带隙。在本研究中，BaTiO3的引入不仅增强了光子带隙，还为其带来了温度依赖性。BaTiO3是一种铁电材料，其特性会在相变点（约100-150摄氏度）附近发生变化，这一特性被利用来调控光子带隙。 当温度接近BaTiO3的居里点时，观察到光子带隙有大约20纳米的红移，这意味着光子带隙的中心频率向长波长方向移动。同时，光学透过率在此温度下达到最低值，这表明对光的阻挡效果最显著。这种基于温度的光子带隙调谐效应对光电子设备应用具有极高的价值，因为它提供了动态控制光传播的可能性。 此外，论文作者来自新加坡南洋理工大学的光子学研究组和清华大学新型陶瓷与精细加工国家重点实验室，这些研究机构在光子学和材料科学领域有着深厚的研究背景。作者们的工作展示了铁电材料与光子晶体结合的新颖应用，为未来开发新型光电子器件提供了新的思路和方法。 这项研究揭示了铁电BaTiO3在SiO2光子晶体中的独特作用，通过热调制实现了光子带隙的动态控制，为光通信、光存储和光开关等领域的技术创新提供了理论基础和技术支持。