從真空管到超大規(guī)模集成電路，人類(lèi)跨出了巨大的一步、半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，電子器件的迅猛發(fā)展使其廣泛應(yīng)用于生活和工作的各個(gè)領(lǐng)域，它尤其促進(jìn)了通訊和計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。然而，進(jìn)一步小型化以及在減小能耗下提高運(yùn)作速度，幾乎是一種挑戰(zhàn)、由于電子器件是基于電子在物質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)，在納米區(qū)域內(nèi)，量子和熱的波動(dòng)使它的運(yùn)作變得不可靠了，人們感到了電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極限。由于光子是以光速運(yùn)動(dòng)的粒子，以光子為載體的光子器件有比電子器件高得多的運(yùn)行速度，光子在電介質(zhì)傳播每秒可以攜帶更多的信息，其傳輸帶寬要遠(yuǎn)大于金屬導(dǎo)線(xiàn)，并且光子受到的相互作用遠(yuǎn)小于電子，因而光子器件的能量損耗小、效率高，人們轉(zhuǎn)而把目光投向了光子，提出了用光子作為信息裁體代替電子的設(shè)想。類(lèi)似于電子產(chǎn)業(yè)中的半導(dǎo)體材料，光子產(chǎn)業(yè)中也存在著一種基礎(chǔ)材料——光子晶體（Photonic Crystals）。

　　光子晶體（Photonic Crystals）是由具有不同介電常數(shù)（折射率）的材料按照某種空間有序排列的的其周期可與光波長(zhǎng)相比的人工微結(jié)構(gòu)。介電函數(shù)的周期性變化能夠調(diào)制材料中光子的狀態(tài)模式，使光子帶隙出現(xiàn)，當(dāng)光的頻率位于光子帶隙范圍內(nèi)，它將不能在光子晶體中的任何方向傳播。因此，光子晶體也常稱(chēng)為光子帶隙材料（Phtonic Band Gap Materials）。光子晶體將成為光電集成、光子集成、光通訊的關(guān)鍵性基礎(chǔ)材料，所以光子晶體又成為“光學(xué)半導(dǎo)體”。它廣闊的應(yīng)用前景使光子晶體成為當(dāng)今世界范圍的一個(gè)研究熱點(diǎn)，得到了迅速的發(fā)展。

　　硅材料是現(xiàn)代集成電路工業(yè)的基礎(chǔ)性材料，是人類(lèi)制備工藝成熟、研究深入、了解清楚的材料之一。硅的折射率較高（在波長(zhǎng)為1.1μm 時(shí)n=3.53），滿(mǎn)足完全光子帶隙的光子晶體的要求，且硅對(duì)通信領(lǐng)域所采用的兩個(gè)波長(zhǎng)1.3μm和1.55μm來(lái)說(shuō)是透明的，所以硅材料是制備光子晶體的良好材料。近幾年硅基光電集成取得了一些突破，研究硅基光子晶體，將大大促進(jìn)硅基光電集成，全光集成技術(shù)的發(fā)展。

　　本研究方向著重研究硅基光子晶體和二氧化硅蛋白石光子晶體的制備和性質(zhì)，研究采用自組裝方法獲得的蛋白石膠體晶體為模板，制備硅的反蛋白石結(jié)構(gòu)，理論計(jì)算表明三維周期結(jié)構(gòu)只具有贗光子帶隙，這種由數(shù)百納米的單分散二氧化硅小球自組裝面心密排堆積而成的反蛋白石結(jié)構(gòu)具有完全的光子帶隙。