分享到:

光子晶体:光信息时代的“半导体”

电子和微电子技术正在走向物理上和技术上的极限,以光子代替电子作为信息的载体是长期以来人们的一个共识,近年来,我国科学工作者在光子晶体材料的基础研究方面取得了一些令人瞩目的研究成果。我国可以将发展新一代集成电路技术与光子晶体技术统筹规划,实现微电子技术向光子技术的顺利过渡。$$  光子技术带来信息革命$$  信息技术是信息化社会的主要技术支撑。目前信息技术的核心是建立在半导体材料基础之上的微电子技术。由于强烈的需求,微电子技术以惊人的速度发展。根据“摩尔定律”,半导体元件的集成度以每18个月翻一番的速度发展,电子和微电子技术正在走向物理上和技术上的极限(如速度极限、密度极限),这些不可逾越的技术极限对信息技术的进一步发展提出了重大挑战。$$  以光子代替电子作为信息的载体是长期以来人们的一个共识,因为光子技术具有高传输速度、高密度及高容错性等优点。然而,由于光子不像电子一样易于控制,长期以来,光信息技术仅仅在信息传输(光通信)中得...  (本文共2页) 阅读全文>>

《电子学报》2012年03期
电子学报

等离子体填充二维金属光子晶体色散特性研究

1引言等离子体光子晶体是等离子体和光子晶体两个学科交叉的产物,它不仅具有一般光子晶体的带隙特性和局域特性[1~3],而且还体现着等离子体的物理特性.2004年H.Hojo等[4]提出由等离子体和介质层交替构成的一维等离子体光子晶体,研究发现等离子体光子晶体具有与普通光子晶体类似的能带特性,其带隙宽度受等离子体密度的调制.随后人们对二维等离子体介质光子晶体结构能带特性进行了较多的研究工作.O.Sakai等[5]通过实验验证了在二维等离子体光子晶体中可以形成稳定的光子带隙结构;刘少斌等[6~10]研究了多种有限时域差分法(FDTD)方法在等离子体二维介质光子晶体数值计算的应用;章海峰等[11]计算了温度、密度对非磁化介质光子晶体色散禁带特性的影响,为可调谐禁带等离子体光子晶体的实现提供了理论依据;亓丽梅等研究了二维非磁化等离子体介质光子晶体的色散特性[12]并用改进的FDTD方法计算了其传输特性.二维金属光子带隙结构,具有许多独特的...  (本文共4页) 阅读全文>>

《激光与光电子学进展》2001年10期
激光与光电子学进展

光子晶体

自 70年代起 ,单块微型芯片上能制出电子元件的数目每 1 8个月便翻一番 ,使计算机的速度加倍或价格减半。虽然这一由英特尔公司的 Gordon Moore在 1 96 0年所预言的势头今后也许能再保持几年 ,但集成电路运行最高速度的提升却逐步趋于平缓。我们现在可以买到工作于 1 GHz( 1 0 9Hz)的个人电脑 ,这已很使人赞叹 ,但市场上若出现 1 0 0 GHz的台式电脑那么又如何呢 ?的确 ,按人们对半导体技术现有的认识 ,制出1 0 GHz的个人电脑已属困难。但若用光 ,而不是电子来传送信号 ,则有可能制成工作频率为数百太赫 ( 1 0 1 2 Hz)的计算机。研究人员认为 ,这样一种令人敬畏的处理设备可由所谓光子晶体或准晶体制成的光学元件建造。这种材料具有高度周期性结构 ,可用来控制和操纵光的传播。光子带隙基础  为理解光在光子晶体中的行为 ,最简单的办法是将它与电子和空穴在半导体中的运动相比较。比如 ,在单晶硅...  (本文共7页) 阅读全文>>

《量子电子学报》1999年06期
量子电子学报

光子晶体的研究进展

人类对半导体材料电性能的认识,催生了对电子运动的控制,将人类带入了计算机和信息社会.对合金和陶瓷的电气性能的研究,发现了高温超导现象.基于相同的目的,人类在材料光学性能的研究中,提出了相似的问题:材料的自发辐射是否可以控制?从而催生了光子晶体的概念.光子晶体是二种或二种以上介质的周期排列所构成的人造晶体.由于材料介电参量的周期调制,光子在其中的运动类似于电子在周期性势阱中的运动,因而可能存在光子带隙.当光子的频率在光子带隙内时,处于光子晶体内的原子、分子的辐射和相互作用特性都发生了根本的变化.这在理论上开辟了量子电动力学的新领域,应用上为新型光电子器件的出现创造了条件.由于光子晶体是一种人造材料,要得到存在完全光子带隙的光子晶体,理论和实验两个方面必须同时进行,寻找易于制备的晶格结构和相应的材料.首先发现金刚石晶格结构的电介质排列存在完全光子带隙,并在微波区得到了实验验证.进一步的理论研究发现;三维和二维光子晶体中不存在完全能隙...  (本文共1页) 阅读全文>>

电子科技大学
电子科技大学

光子晶体的理论和制备技术研究

光子晶体(photonic crystals)是带有光子带隙且介电常数呈周期性分布从而表现出光子带隙特性的一种晶体材料。与电子相比,用光子作为信息载体是一种理想的选择。作为一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制作的晶体,具有特殊的物理结构,它可以采用不同于传统光学材料和设备的特殊方法诱发不同寻常的现象并控制光子的活动。光子晶体被视为等同于半导体晶体的一种新型材料,却具有比半导体更加突出的性能,人们希望光子晶体技术的发展能够像半导体技术那样,引领着新一轮技术上的突破,产业的变革。本文对光子晶体的理论,应用以及制备方法进行了详细的研究。根据当前的光子晶体制作方法中,首先胶体微球的制备,在分析了时下常用的几种方法后,采用了改进型的碱催化stober法来制备。在介绍了多种光子晶体制备法,用制备好的胶体微球制备光子晶体的方法中,由于三维晶体的复杂性,我们重点研究了效能最高的胶体自制法。胶体自组装法由于其本身具有的低成本、方法简单...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>

《环境化学》2018年01期
环境化学

光子晶体在环境污染物快速检测方面的研究进展

近年来,环境污染问题日益突出,严重影响人们的身体健康和生活质量,其危害性引起了人们和政府的高度关注.对人体危害最大的主要有生物毒素、农兽药和化肥残留、重金属等.传统的分析检测方法主要有:微生物学检测技术、化学分析技术、仪器分析技术和免疫学检测技术等.经典仪器分析技术包括:气相色谱法(gas chromatography,GC)、高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)、气相色谱-质谱联用法(gas chromatography mass spectrometry,GC-MS)、液相色谱-质谱联用法(liquid chromatography mass spectrometry,LC-MS)等.虽然基于色谱法的检测方法灵敏可靠,但是设备操作复杂,对操作者专业技能要求较为严格,耗时长、成本高;免疫学方法需要制备特异性抗体,实验周期长,需要大量的样本,且其生物活性因受多种...  (本文共7页) 阅读全文>>