一种双稳态光子晶体制造技术

本发明专利技术揭露一种双稳态光子晶体，该光子晶体具有复数个孔洞，每一孔洞表面均具有一疏水层，当该光子晶体浸入一预定液体时，该光子晶体具有一第一稳态及一第二稳态，其中第一稳态使预定液体充满于光子晶体的复数个孔洞，而第二稳态使预定液体排除于光子晶体的复数个孔洞之外。由于第一稳态及第二稳态间的能量障碍，本发明专利技术光子晶体可以在无需外部能量消耗的前提下维持任一稳态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于ー种双稳态光子晶体，特别关于ー种可以在无需外部能量消耗前提下可以维持两种稳定状态之一的光子晶体。
技术介绍
光子晶体为具有周期性折射率的纳米结构，可以改变光的传递，为习知业界引颈期盼能广泛应用于未来光通讯、显示器与光计算器的最新科技。目前光子晶体技术发展主要在于其制造以及驱动调变的方式，传统光子晶体变色技术主要利用电化学方式，藉由材料折射率受化学溶剂膨胀而改变，因而产生颜色变化。然而，习知光子晶体的调控技术受限于液体扩散速度( 10-3m/s)与材料限制，难以同时兼具快速反应时间与大幅度的颜色变化，因而限制光子晶体的广泛应用。 此外，习知可变光子晶体确实在提供宽波长调变范围或是快速反应时间的其中一方面得到成功的验证，其中有些习知光子晶体利用膨胀或收缩弹性高分子，亦或以磁力改变周期性的方式来达到10纳米以上的调变范围，然而这些习知光子晶体因涉及流体传输机制而至少需要I秒钟以上的反应时间。相反地，习知具有10毫秒以下反应时间的光子晶体，其具有以电カ操控非等向材料的机制，而材料的非等向性却将波长调变范围限制在2纳米以下。因此，习知技术实际上未曾出现ー个可变光子晶体能同时兼具宽波长调变范围与快速反应时间。有鉴于此，发展一种可以兼具宽波长调变范围及快速反应时间的光子晶体，同时亦可以在无需外部能量消耗的前提下維持ー稳定状态，则成为了本
所迫切面临的课题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的ー范畴在于提供ー种双稳态光子晶体，光子晶体具有复数个孔洞，每一孔洞表面均具有一疏水层。当光子晶体浸入ー预定液体时，光子晶体具有一第一稳态及一第二稳态，其中第一稳态使预定液体充满于光子晶体的复数个孔洞，而第二稳态使预定液体排除于光子晶体的复数个孔洞之外。根据一具体实施例，本专利技术光子晶体具有一表面，第一稳态藉由将ー第一液体涂布于光子晶体的表面，以使预定液体充满于表面下光子晶体的复数个孔洞，而第一液体的表面张カ小于预定液体的表面张カ。此外，第二稳态藉由将ー第二液体涂布于光子晶体的表面，以使预定液体排除于表面下光子晶体的复数个孔洞之外，而第二液体的表面张カ大于预定液体的表面张力。此外，在实际应用中，预定液体可以是一重量百分比浓度为30%的こ醇水溶液，第一液体可以是一重量百分比浓度为99. 5%的こ醇水溶液，而第二液体可以是ー纯水。综合上述，本专利技术光子晶体乃藉由置換不同液体所产生的毛细カ变化，以液体的双向流动位移来置換光子晶体的孔洞中液体所占的空间比例，藉由改变复数个孔洞的等效折射率，以使光子晶体的反射及穿透光谱改变，得以快速与大幅改变光子晶体的顔色。再者，由于本专利技术光子晶体的第一稳态及一第二稳态间的能量障碍，本专利技术光子晶体可以在无需外部能量消耗的前提下維持任一稳态。关于本专利技术的优点与精神可以藉由以下的专利技术详述及所附图得到进ー步的了解。附图说明图I为绘示本专利技术光子晶体涂布第一液体的示意图 图2为绘示本专利技术光子晶体涂布第二液体的示意图。图3为绘示本专利技术光子晶体于扫描式电子显微镜的剖面图。图4为绘示光子晶体变色技术的比较表。主要组件符号说明10:光子晶体 12 :孔洞14 :疏水层 16 :表面18:预定液体 20 :第一液体22 :第二液体具体实施例方式请參阅图I及图2。图I为绘示本专利技术光子晶体涂布第一液体的示意图，图2为绘示本专利技术光子晶体涂布第二液体的示意图。本专利技术提供ー种双稳态光子晶体10，其具有复数个孔洞12，每一孔洞12表面均具有一疏水层14。当光子晶体10浸入ー预定液体18吋，光子晶体10具有一第一稳态及一第二稳态，其中第一稳态使预定液体18充满于光子晶体10的复数个孔洞12，而第二稳态使预定液体18排除于光子晶体10的复数个孔洞12之外。根据一具体实施例，本专利技术光子晶体10具有一表面16,第一稳态藉由将ー第一液体20涂布于光子晶体10的表面16 (如图I所不),以使预定液体18充满于表面16下光子晶体10的复数个孔洞12，其中第一液体20的表面张カ小于预定液体18的表面张力。此夕卜，第二稳态藉由将ー第二液体22涂布于光子晶体10的表面16(如图2所示)，以使预定液体18排除于表面16下光子晶体10的复数个孔洞12之外，其中第二液体22的表面张カ大于预定液体18的表面张力。根据本专利技术的一具体实施例，本专利技术所采用的预定液体18、第一液体20及第ニ液体22可以是ー极性(Polar)液体或是ー非极性(Nonpolar)液体,例如可以是水(Water)、醇类(Alcohols)、胶体(Colloids)、界面活性剂(Surfactants)或离子液体(IonicLiquids)等。此外,预定液体18、第一液体20及第ニ液体22可以分别是具有不同重量百分比浓度的一二元混合液体或是ー醇水混合液体。在实际应用中，本专利技术以下采用预定液体18是ー重量百分比浓度为30%的こ醇水溶液、第一液体20是ー重量百分比浓度为99. 5%的こ醇水溶液及第ニ液体22是ー纯水，藉以说明本专利技术光子晶体10处于第一稳态或第二稳态的工作原理。请再參阅图I。首先，将孔洞12中含有气体的光子晶体10浸入30%的こ醇水溶液；接着，将光子晶体10的表面16涂布ー薄层99. 5%的こ醇水溶液；之后，低表面张カ的99. 5%こ醇水溶液自动引发毛细吸引将30%的こ醇水溶液吸入光子晶体10 ;再者，30%的こ醇水溶液将进行扩散及浓度平衡；最后，使得光子晶体10的孔洞12充满30%的こ醇水溶液，亦即光子晶体10处于第一稳态。请再參阅图2。首先，将光子晶体10的表面16涂布ー薄层纯水；接着，高表面张力的纯水扩散进入光子晶体10内部及浓度平衡；之后，光子晶体10内部水含量增加导致表面张カ增加，自动引发毛细斥力将30%的こ醇水溶液排出光子晶体10的孔洞12外；最后，使得光子晶体10的孔洞12充满气体，亦即光子晶体10处于第二稳态。有鉴于光子晶体10的复数个孔洞12中预定液体18所占的空间比例变动，亦将导致光子晶体10的孔洞12的折射率改变，进而造成光子晶体10的颜色变化。再者，由于第ー稳态及第ニ稳态间的能量障碍，本专利技术光子晶体10可以在无需外部能量消耗的前提下维持任一稳态。请參阅图3，图3为绘示本专利技术光子晶体于扫描式电子显微镜的剖面图。在实际应用中，本专利技术光子晶体10为一多孔娃光子晶体(Porous Silicon-based Photonic Crystal)，然本专利技术所应用的光子晶体10并不限于以硅为基底的光子晶体，其可以是由ー娃基材或一高分子材料或一半导体材料所备制，例如光子晶体可以由娃(Silicon)、ニ 氧化娃(Silicon Dioxide)、氮化娃(Silicon Nitride)、 ニ 氧化钦(TitaniumOxide)、光阻(Photoresist)、聚苯こ烯(Polystyrene, PS)或聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA,Acrylic)所备制。此外，本专利技术光子晶体10具有复数个孔洞12，而每一孔洞12可以是ー纳米尺度的孔洞，例如可以是十纳米孔径的孔洞。再者，本专利技术光子晶体10可以是ー种具有不同孔洞密度层交错的多孔硅光子晶体。于实际应用上，多孔硅光子晶体10可以是一具有五又二分之一不同孔洞密度层交错的多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双稳态光子晶体(Photonic？Crystal)，该光子晶体具有复数个孔洞，每一孔洞表面均具有一疏水层，当该光子晶体浸入一预定液体时，该光子晶体具有一第一稳态及一第二稳态，其中该第一稳态使该预定液体充满于该光子晶体的该复数个孔洞，该第二稳态使该预定液体排除于该光子晶体的该复数个孔洞之外。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶哲良，詹佳璁，
申请(专利权)人：叶哲良，
类型：发明
国别省市：