摘 要：近年來(lái)，結(jié)構(gòu)色因其顏色明艷、生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛關(guān)注.本研究基于多步滴加硅源法制備不同粒徑的SiO₂微球，分別采用垂直自組裝和旋涂組裝法，構(gòu)筑長(zhǎng)程有序的光子晶體和短程有序長(zhǎng)程無(wú)序的非晶光子晶體，探究過(guò)程參數(shù)對(duì)組裝質(zhì)量的影響.研究發(fā)現(xiàn)，SiO₂粒徑增加，結(jié)構(gòu)色紅移，反之藍(lán)移；0.5 wt%的SiO₂乙醇懸浮液在60 ℃下垂直組裝光子晶體，結(jié)構(gòu)色具有角度依賴性；2 wt%的SiO₂乙醇/乙二醇（質(zhì)量比8.5∶1.5）懸浮液在3 000 rpm轉(zhuǎn)速下旋涂組裝非晶光子晶體，結(jié)構(gòu)色不具有角度依賴性，且色彩飽和度低于前者.本研究為組裝高質(zhì)量SiO₂ 光子晶體與非晶光子晶體薄膜提供了一種簡(jiǎn)單、有效的組裝工藝，在裝飾、防偽、汽車涂料、紡織等領(lǐng)域展示出較大潛力.

關(guān)鍵詞：二氧化硅；光子晶體；非晶光子晶體；結(jié)構(gòu)色

中圖分類號(hào)：TB321

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Structural color construction of SiO₂-based photonic crystals and amorphous photonic crystals

CHI Cong-cong，LI Jia-hao，QU Pan-pan，ZHANG Dan-jie，XIAN Jia-rong，REN Jiang-xue，XU Xing-gen

（College of Bioresources Chemical and Materials Engineering， National Demonstration Center for Experimental Light Chemistry Engineering Education， Key Laboratory of Functional Printing and Transport Packaging of China National Light Industry， Shaanxi Province Key Laboratory of Papermaking Technology and Specialty Paper， Key Laboratory of Paper-based Functional Materials of China National Light Industry， Shaanxi University of Science amp; Technology， Xi′an 710021， China）

Abstract：In recent years，structural color has attracted more and more attention due to its bright color，eco-friendliness，et al.In this study，SiO₂ microspheres with different diameters were prepared by multi-step addition of silicon source.Vertical self-assembly was used to construct long-range ordered photonic crystals，and spin-coating assembly methods was used for short-range ordered amorphous photonic crystals.The influence of process parameters on the assembly quality was explored.Results show that the structural color shifts to red with the increase of SiO₂ particle size，and vice versa.0.5wt % SiO₂-ethanol suspension was vertically assembled at 60 ℃，and the structural color was angle-dependent.Amorphous photonic crystals were assembled with 2 wt% SiO₂-ethanol/ethylene glycol （mass ratio 8.5∶1.5） suspension spinning at 3 000 rpm.The structural color was not angle-dependent，and the color saturation was lower than that of the former.This research provides a simple and effective method for assembling high-quality SiO₂ photonic crystals and amorphous photonic crystal films，which shows great potential in decoration，anti-counterfeiting，automotive coatings，textile，et al.

Key words：silica; photonic crystal; amorphous photonic crystal; structural color

0 引言

結(jié)構(gòu)色是微觀周期性結(jié)構(gòu)與光線相互作用，產(chǎn)生限定波長(zhǎng)或方向的反射光，從而被眼睛所感知的顏色^{［1，2］}，具有綠色環(huán)保、色彩鮮亮、持久性強(qiáng)等特點(diǎn)^{［3，4］}.通常由下列一種或多種光學(xué)作用產(chǎn)生，如：薄膜干涉^{［5，6］}、光衍射^{［7，8］}、光散射^{［9，10］}以及光子晶體等.光子晶體是人工構(gòu)筑結(jié)構(gòu)色的重要途徑，按內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序程度分為長(zhǎng)程有序的光子晶體（Photonic Crystal，PC）和短程有序長(zhǎng)程無(wú)序的非晶光子晶體（Amorphous Photonic Crystal，APC）^［11-13］.PC內(nèi)部有序的周期性結(jié)構(gòu)使入射光與散射光之間存在可以確定的相位關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)隨角異色，即虹彩結(jié)構(gòu)色^{［14，15］}.而APC的無(wú)序結(jié)構(gòu)中光波多為非相干散射光，其結(jié)構(gòu)色無(wú)角度依賴性^［2］，即非虹彩結(jié)構(gòu)色^{［16，17］}.因此，上述兩者的光學(xué)特性存在顯著差異.

SiO₂作為代表性的無(wú)機(jī)納米粒子，因其粒徑均一且易于調(diào)控，常被用作結(jié)構(gòu)色的構(gòu)筑單元.單分散納米SiO₂微球的制備技術(shù)^［18］已較為成熟.在光子晶體構(gòu)筑過(guò)程中，微觀晶體結(jié)構(gòu)越規(guī)整有序，反射峰越強(qiáng)，結(jié)構(gòu)色越明亮.通常，PC和APC分別采用垂直沉積法^［19］與旋涂法^［20］構(gòu)筑.

Liu等^［21］在軟聚酯織物上垂直自組裝具有明亮結(jié)構(gòu)色的光子晶體結(jié)構(gòu)，但并未深入探究其工藝條件.Fan等^［22］提出結(jié)合氮?dú)獯祾叩目焖僮越M裝法，可實(shí)現(xiàn)具有高選擇性和高靈敏度的印跡光子晶體傳感器的制備，為大面積構(gòu)筑光子晶體提供了一種新方法，但制備難度大，不利于廣泛應(yīng)用.Mathias等^［23］模擬Margaritaria nobili果實(shí)種子的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，在硅晶片上交替旋涂彈性電介質(zhì)形成雙層結(jié)構(gòu)，加入細(xì)玻璃纖維形成同心分層的光子纖維，表現(xiàn)出良好的結(jié)構(gòu)色并具有伸縮可調(diào)性，可應(yīng)用于智能合成材料，但其工藝復(fù)雜，耗時(shí)較長(zhǎng)，不利于推廣應(yīng)用.Zhou等^［24］通過(guò)探究微球粒徑及分布、組裝溫度、濕度、微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)及溶劑等對(duì)組裝效果的影響，在滌綸織物表面實(shí)現(xiàn)規(guī)整有序SiO₂光子晶體的組裝.Ma等^［25］提出一種基于微槽的聚碳酸酯/二氧化硅光子晶體薄膜，具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，且能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)隨角異色.Yang等^［26］提出采用表面電荷輔助膠體組裝，將胺化二氧化硅與納米炭黑在不同pH值溶液中共同組裝，構(gòu)筑非虹彩APC和虹彩PC，該方法在結(jié)構(gòu)和角度依賴性調(diào)控方面具有優(yōu)勢(shì).

本研究以SiO₂微球?yàn)闃?gòu)筑單元，探討微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)、組裝溫度等對(duì)垂直沉積法制備PC的影響，以及微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)、懸浮液鋪展速度和旋涂轉(zhuǎn)速對(duì)旋涂法制備APC的影響，揭示了不同組裝方法的組裝機(jī)制，為高質(zhì)量SiO₂ PC與SiO₂ APC薄膜的構(gòu)筑提供了一種簡(jiǎn)單有效的方法，在信息加密、防偽、顯示等領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與試劑

實(shí)驗(yàn)中所用正硅酸乙酯（TEOS）、氨水（NH₃·H₂O）、無(wú)水乙醇（C₂H₆O）、乙二醇（（CH₂OH）₂）均為分析純，購(gòu)自天津市大茂化學(xué)試劑廠.另外，所用去離子水由實(shí)驗(yàn)室自制.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 SiO₂微球的制備

首先，量取5 mL氨水充分溶解于48 mL 無(wú)水乙醇（EtOH）中，置于32 ℃水浴鍋中持續(xù)攪拌.另配制5 mL TEOS的乙醇溶液（TEOS∶EtOH摩爾比3∶2），攪拌30 min分散均勻后，分兩次緩慢滴加至上述混合溶液，每次滴加2.5 mL，間隔30 min.反應(yīng)5 h后將溶液離心洗滌，得到SiO₂微球.在制備過(guò)程中，通過(guò)改變氨水用量，可制備得到不同粒徑的SiO₂微球.

1.2.2 SiO₂光子晶體與非晶光子晶體的組裝

SiO₂光子晶體的構(gòu)筑采用垂直沉積法，首先將載玻片在30 % H₂O₂溶液中浸泡24 h，經(jīng)乙醇和去離子水清洗，干燥后置于氧等離子環(huán)境中處理15 min，以提高其表面親水性，從而改善組裝質(zhì)量.

SiO₂非晶光子晶體的構(gòu)筑采用旋涂法.將預(yù)處理過(guò)的載玻片粘貼在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，設(shè)置速度與時(shí)間，用移液槍將分散均勻的SiO₂乙醇懸浮液滴到載玻片表面進(jìn)行旋涂，完成后置于85 ℃加熱臺(tái)處理15 min，去除表面殘余溶劑，多次重復(fù)上述操作，混合溶液在離心力作用下迅速鋪展形成平整均勻的APC薄膜.SiO₂ PC及SiO₂ APC的制備過(guò)程示意圖如圖1所示.

1.3 分析表征

采用掃描電子顯微鏡（SEM，日立，Regulus 8100）在10 kV加速電壓下觀測(cè)試樣的微觀結(jié)構(gòu).采用透射電子顯微鏡（TEM，F(xiàn)EI公司，Tecnai G2 f20 s-twin ）表征試樣的微觀結(jié)構(gòu)，加速電壓200 kV.微球粒徑及粒徑分布用納米表面電位分析儀（Zetasizer Nano 馬爾文 ZS90）.采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（UV-Vis，安捷倫科技公司 Cary-5000）測(cè)量PC及APC的反射光譜，判斷光子禁帶范圍.

2 結(jié)果與討論

2.1 SiO₂微球的微觀結(jié)構(gòu)

本研究所制備SiO₂微球?yàn)榘咨勰?，如圖2（a）所示.通過(guò)改變氨水用量（4 mL、4.5 mL、5 mL）來(lái)調(diào)控SiO₂微球粒徑，TEM結(jié)果見(jiàn)圖2（b）～（d）所示，由圖可以看出，微球整體呈規(guī)整圓球狀.

圖2（e）～（g）顯示了SiO₂微球粒徑及粒徑分布情況，用多分散指數(shù)PDI表示，多分散指數(shù)PDI可用于評(píng)估納米顆粒的分散性，PDI值越小，則表示納米顆粒的分散性越好.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)PDI＜0.1時(shí)^［27］，可認(rèn)為納米顆粒是單分散的.結(jié)果表明，當(dāng)氨水用量依次為4 mL、4.5 mL、5 mL時(shí)，所得SiO₂微球粒徑分別為178 nm、242 nm、295 nm.SiO₂的合成過(guò)程包括前驅(qū)體水解、微球成核及微球生長(zhǎng)三個(gè)階段，其中前驅(qū)體水解是控制膠體微球生長(zhǎng)的主要因素，而氨水濃度則是影響前驅(qū)體水解的主要因素.

一方面，氨水濃度的增加使OH^-濃度增加，正向激勵(lì)TEOS的水解速率；另一方面，高濃度的氨水抑制微球成核，使微球只能在已成核的表面繼續(xù)生長(zhǎng).圖中數(shù)據(jù)顯示，不同粒徑SiO₂的PDI值均小于0.1，這表明本研究所制備二氧化硅具有較好的單分散性，可用作PC結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑單元.

2.2 SiO₂光子晶體組裝及其光學(xué)性能

采用垂直沉積法組裝SiO₂ PC時(shí)，微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)與組裝溫度是影響組裝質(zhì)量的重要參數(shù).以粒徑178 nm的SiO₂為例，探討微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0.30 wt%～0.55 wt%）對(duì)組裝質(zhì)量的影響.由圖3中的橫截面SEM圖（圖3（a₁）～（f₁））可以看出，隨著微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提升，PC厚度明顯增加.當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3 wt%時(shí)（圖3（a₁）），微球排布凌亂，且表面高低不平；微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)適度增加，有助于改善墨層表面的平整度；微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.45 wt%（圖3（d₁））與0.5 wt%（圖3（e₁））時(shí)，均可組裝出平整、有序的PC薄膜；當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到0.55 wt%（圖3（f₁））時(shí)，PC表面出現(xiàn)部分游離的微球，導(dǎo)致PC缺陷增加，降低了整體排布的有序性.

觀察圖3中的表面SEM圖（圖3（a₂）～（f₂）），發(fā)現(xiàn)當(dāng)SiO₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3 wt%時(shí)，微球之間的空隙清晰可見(jiàn)，PC結(jié)構(gòu)松散不完整.隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.3 wt%增加到0.5 wt%，參與沉積組裝的微球數(shù)量增多，規(guī)整有序的PC結(jié)構(gòu)逐漸形成，基本完全覆蓋載玻片基材.尤其當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 wt%時(shí)，微球緊密排布，較大區(qū)域內(nèi)PC的缺陷態(tài)最少，較其它質(zhì)量分?jǐn)?shù)微球所組裝的PC更加平整.當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增加至0.55 wt%時(shí)，微球自組裝過(guò)程中完整的結(jié)構(gòu)依舊保持，但是表面出現(xiàn)了部分游離的SiO₂微球，這增加了PC結(jié)構(gòu)缺陷，影響了整體有序度.因此，為獲得高質(zhì)量PC結(jié)構(gòu)，優(yōu)選濃度0.5 wt%用于垂直沉積組裝.采用上述微球濃度在不同溫度下組裝光子晶體的SEM見(jiàn)圖4所示.

圖4所示的結(jié)果顯示，當(dāng)組裝溫度為40 ℃時(shí)，微球并未呈現(xiàn)緊密堆積結(jié)構(gòu)，多為無(wú)序的正方排列，這種陣列結(jié)構(gòu)極不穩(wěn)定；當(dāng)溫度升高至50 ℃時(shí)，微球之間變得緊湊，大面積的空位消失，排布有序性有所提高；當(dāng)溫度達(dá)到60 ℃時(shí)，結(jié)構(gòu)缺陷幾乎消失，SiO₂微球之間呈緊密排列的六邊形晶格堆積，PC結(jié)構(gòu)具有高度有序性與穩(wěn)定性；繼續(xù)升溫至70 ℃，PC結(jié)構(gòu)再次出現(xiàn)明顯缺陷，微球之間存在縫隙與空穴；當(dāng)溫度繼續(xù)升至80 ℃時(shí)，微球呈現(xiàn)無(wú)規(guī)則聚集.這是因?yàn)?，組裝溫度直接影響溶劑揮發(fā)速率與SiO₂微球的轉(zhuǎn)移速度，溫度的升高可有效促進(jìn)溶劑揮發(fā)與懸浮液中微球的布朗擴(kuò)散^［25］，并提升其排列有序性.但是，當(dāng)溫度超過(guò)60 ℃時(shí)，溶劑揮發(fā)與微球擴(kuò)散速率過(guò)快，不利于微球的有序組裝.經(jīng)對(duì)比分析，優(yōu)化組裝溫度為60 ℃，SiO₂微球在懸浮液中的運(yùn)動(dòng)速率與溶劑揮發(fā)速率達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，從而實(shí)現(xiàn)在載玻片表面的高度有序自組裝.

圖5展示了不同粒徑SiO₂微球高度有序的堆積結(jié)構(gòu)，微球緊密排列在同一水平面上，微球間交錯(cuò)排列、緊密接觸，并且每一個(gè)SiO₂微球都被6個(gè)相同的微球包圍，形成六方密堆積結(jié)構(gòu)，為典型的長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu).三種PC的2D-FFT圖均呈現(xiàn)六角對(duì)稱的點(diǎn)陣狀，屬于典型的長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu).該結(jié)構(gòu)具有各向異性，在不同觀察角度下呈現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)色，具有虹彩效果.

光學(xué)特性分析結(jié)果可以作為評(píng)價(jià)PC質(zhì)量的重要指標(biāo)之一.圖6（a）展示了不同粒徑SiO₂ PC在不同角度下的光學(xué)照片，垂直觀察時(shí)，SiO₂-178 PC、SiO₂-242 PC、SiO₂-295 PC依次呈現(xiàn)藍(lán)色、綠色和紅色，隨著微球粒徑增加，結(jié)構(gòu)色逐漸紅移，且呈現(xiàn)明顯的隨角異色效果.

為進(jìn)一步探究結(jié)構(gòu)色薄膜的光學(xué)特性，對(duì)其進(jìn)行反射光譜分析，結(jié)果如圖6（b）～（d）所示，三種粒徑的SiO₂光子晶體的反射峰依次位于423 nm、528 nm和647 nm處，分別對(duì)應(yīng)藍(lán)色、綠色和紅色，與肉眼觀察到的顏色一致，并具有相同的紅移規(guī)律.這種紅移現(xiàn)象可以通過(guò)Bragg公式（1）解釋，即其他條件保持不變時(shí)，隨著微球直徑D增大，反射峰波長(zhǎng)逐漸增大，結(jié)構(gòu)色紅移.

mλ=2ndsinθ """（1）

式（1）中：m為衍射級(jí)數(shù)，n為折射率，d為晶格常數(shù)，θ為入射光與晶面夾角，Bragg公式對(duì)所有PC結(jié)構(gòu)基本都適用.

2.3 SiO₂非晶光子晶體組裝及其光學(xué)性能

采用旋涂法組裝SiO₂ APC，探討了膠體微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)、懸浮液鋪展速度和旋涂速度對(duì)APC微觀結(jié)構(gòu)與光學(xué)性能的影響.

由圖7可以明顯看出，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的SiO₂乙醇懸浮液經(jīng)旋涂組裝所得APC的表面存在顯著差異.質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 wt%時(shí)，SiO₂微球排列雜亂無(wú)序，載玻片有大面積未被覆蓋，這是因?yàn)椴糠治⑶蛟谛窟^(guò)程中被離心力旋出基材表面.對(duì)比圖7（b）和圖7（c），質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 wt%和1.5 wt%時(shí)，組裝得到的光子晶體分布狀態(tài)逐漸改善，但仍存在部分裸露的基材表面.當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到2 wt%時(shí)，微球幾乎完整覆蓋在載玻片表面，此時(shí)所得APC結(jié)構(gòu)最完整（圖7（d））.

為改善SiO₂的鋪展情況，加入乙二醇以提高懸浮液體系的粘度.不同乙醇/乙二醇質(zhì)量比下的旋涂結(jié)果見(jiàn)圖8所示.乙醇/乙二醇質(zhì)量比為9.5∶0.5時(shí)，PC邊緣部分載玻片未被覆蓋.提高乙二醇的占比，有助于改善鋪展情況，SiO₂微球間接觸較緊密，僅存在少部分縫隙（圖8（b））.溶劑質(zhì)量比為8.5∶1.5時(shí)，微球鋪展效果顯著改善，且微球排列由單層變?yōu)槎鄬樱糠治⑶虺霈F(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象.進(jìn)一步提高乙二醇用量，微球團(tuán)聚更加明顯，由于乙二醇粘度較大，量多時(shí)雖然減少了旋涂過(guò)程中溶液的甩出，但影響了SiO₂的分散性，不利于懸浮液的鋪展.因此，選擇質(zhì)量比為8.5∶1.5的乙醇/乙二醇混合溶液作為溶劑.

在上述優(yōu)化條件下，探討旋涂速度的影響，結(jié)果如圖9所示.在組裝過(guò)程中，隨著旋涂速度的增加，微球由多層排列逐漸變?yōu)閱螌优帕?，微球分散性不斷改?旋涂速度為2 000 rpm時(shí)，SiO₂微球有明顯團(tuán)聚，整體排布雜亂無(wú)序.轉(zhuǎn)速增加到2 500 rpm時(shí)，微球團(tuán)聚現(xiàn)象有所改善.當(dāng)轉(zhuǎn)速為3 000 rpm時(shí)，SiO₂微球分散均勻，缺陷程度降低.增大轉(zhuǎn)速至3 500 rpm，缺陷程度再次增加，微球間的空隙是由于乙二醇增加了溶劑粘度，使微球彼此粘連，轉(zhuǎn)速低時(shí)，離心力較小，不足以破壞微球間的黏附作用，導(dǎo)致團(tuán)聚現(xiàn)象.當(dāng)轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，離心力變大，超過(guò)微球間的黏附作用力，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中帶離大量SiO₂微球，導(dǎo)致明顯的空位缺陷.因此，轉(zhuǎn)速3 000 rpm時(shí)，微球受到的作用力處于平衡狀態(tài)，所獲得APC結(jié)構(gòu)有序性最佳.

綜上，SiO₂ APC的最佳構(gòu)筑工藝為：2 wt% SiO₂，乙醇/乙二醇質(zhì)量比8.5∶1.5，旋涂速度3 000 rpm，對(duì)于不同粒徑的SiO₂，適當(dāng)調(diào)整旋涂速度即可.旋涂組裝得到APC的SEM圖如圖10所示，微球分布均勻，表面平整光滑，無(wú)明顯裂紋，組裝效果良好.旋涂組裝時(shí)微球只在小部分區(qū)域呈現(xiàn)緊密的六方堆積狀態(tài)，有序區(qū)域間分布著雜亂無(wú)序的微球，屬于典型的短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序的APC結(jié)構(gòu).2D-FFT插圖均為邊界清晰的圓環(huán)狀，進(jìn)一步證明了APC結(jié)構(gòu)的短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序的晶體結(jié)構(gòu).

圖11（a）展示了不同SiO₂ APC薄膜在多觀察角度下的結(jié)構(gòu)色效果圖.SiO₂-178 APC、SiO₂-242 APC、SiO₂-295 APC依次呈現(xiàn)藍(lán)色、綠色和紅色.當(dāng)觀察角度從90°逐漸變化至30°時(shí)，APC的結(jié)構(gòu)色始終保持不變，這種無(wú)角度依賴性的色彩呈現(xiàn)方式即為非虹彩結(jié)構(gòu)色.隨著微球粒徑增加，APC結(jié)構(gòu)色紅移，與2.2中PC結(jié)構(gòu)色變化規(guī)律相似.

由圖11（b）～（d）的反射光譜曲線可以看出，三種SiO₂ APC薄膜在垂直入射光下都呈現(xiàn)明顯的反射峰，SiO₂-178 APC、SiO₂-242 APC和SiO₂-295 APC的反射峰依次位于435 nm、531 nm和673 nm處，分別對(duì)應(yīng)藍(lán)色、綠色和紅色，與裸眼觀察效果一致.但APC結(jié)構(gòu)色飽和度低于PC結(jié)構(gòu)色，這主要?dú)w因于APC的短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序的晶體結(jié)構(gòu)，這種低有序度的結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生非相干散射，削減入射光能量，從而降低色彩飽和度.

3 結(jié)論

本研究采用多步滴加硅源法，通過(guò)改變氨水用量實(shí)現(xiàn)不同粒徑單分散SiO₂微球的可控制備，以其作為構(gòu)筑單元，分別采用垂直沉積法和旋涂法組裝SiO₂ PC與SiO₂ APC，探討其對(duì)光子晶體微觀結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性的影響.采用垂直沉積法構(gòu)筑SiO₂ PC的優(yōu)化條件為，SiO₂濃度 0.5 wt%、組裝溫度60 ℃，組裝的光子晶體長(zhǎng)程有序，結(jié)構(gòu)色具有隨角異色效果；采用旋涂法構(gòu)筑SiO₂ APC的優(yōu)化條件為，SiO₂濃度 2 wt%、乙醇/乙二醇質(zhì)量比8.5∶1.5、旋涂轉(zhuǎn)速3 000 rpm，組裝的非晶光子晶體短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序，結(jié)構(gòu)色不具有角度依賴性.SiO₂ PC與SiO₂ APC組裝工藝簡(jiǎn)單、高效，所構(gòu)筑光子晶體與非晶光子晶體薄膜具有良好的光學(xué)性能，在信息加密、防偽、顯示等方面具有較大的應(yīng)用潛力.

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