CN105887154A - 一种氧化铝二维光子晶体制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化铝二维光子晶体制备方法，包括以下步骤：通过对铝片进行预处理及阳极电化学抛光，进行第一次阳极氧化，去除第一次氧化膜，进行第二次阳极氧化以及扩孔处理，满足在二维光子晶体制备过程中光子晶体样品可控性高、断裂少、有序度高、结晶性好的要求。

Description

一种氧化铝二维光子晶体制备方法
技术领域
本发明属于光子晶体技术领域，具体涉及一种氧化铝二维光子晶体制备方法。
背景技术
光子晶体近年来在零阈值激光器、量子计算机、光波导、光开关等方面展现出巨大的应用前景。根据光子晶体对光调制的几何特征，可将其分为：一维光子晶体、二维光子晶体、三维光子晶体。由于折射率在两个维度上满足周期排列，另外一个维度均匀分布，二维光子晶体有更加多的排列方式，所以二维光子晶体在光波导、光子晶体光纤、荧光增强都有广泛地用途。氧化铝作为一种电介质材料具有低的等离子吸收、高的漫反射，是作为光子晶体的理想材料。
目前光子晶体制备多采用自组装模板结合溶胶-凝胶的方法，上述方法存在以下缺点：1、自组装模板过程中可控性差。2、高温烧结过程中断裂多。目前国内外光子晶体制备，在以下几方面有较大改进：1、通过二氧化硅模板，提高可控性。2、降低烧结温度，减小样品断裂。但模板法制备光子晶体，仍无法完全满足光子晶体样品可控性高、断裂少、有序度高、结晶性好的要求。
因此需要提供一种氧化铝二维光子晶体制备方法来克服上述制备过程所存在的缺陷。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种氧化铝二维光子晶体制备方法，实现了可控性高、断裂少、有序度高、结晶性好的要求。
一种氧化铝二维光子晶体制备方法，所述方法包括以下操作步骤：
S1，对铝片进行预处理及阳极电化学抛光；
S2，进行第一次阳极氧化；
S3，去除第一次氧化膜；
S4，进行第二次阳极氧化以及扩孔处理。
优选地，所述步骤S1具体为：将铝片切割成1×2 cm的小片，在管式炉中以500度的高温在氮气保护下退火4 h，退火后取出铝片压平，在丙酮中超声1 h去除表面油脂；处理后的铝片在电解液中进行阳极电化学抛光，电压为17V，温度为4℃，在2 min后获得镜面似的表面。
优选地，所述电解液包括乙醇和高氯酸，所述电解液的比例乙醇：高氯酸=4:1。
优选地，所述步骤S2具体为：将抛光处理后的铝片作为阳极，惰性金属钛板作为阴极，以0.3M的草酸作为电解液进行阳极氧化反应，控制反应温度在4℃，氧化电压为40V，第一次阳极氧化的时间为4h。
优选地，所述步骤S3具体为：将第一次阳极氧化的铝片浸泡在6%磷酸和4%铬酸混合液中，在60℃中浸泡1h以去除第一次阳极氧化形成的氧化膜，去除后用蒸馏水冲洗。
优选地，所述步骤S4具体为：在去除第一次氧化膜后，将铝片同第一次阳极氧化相同的条件进行第二次阳极氧化，氧化时间根据后续实验需求进行调整，在第二次阳极氧化后将铝片浸泡在5%磷酸溶液中，控制温度在30℃扩孔处理30 min得到所需孔径的氧化铝二维光子晶体。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供一种氧化铝二维光子晶体制备方法，通过对铝片进行预处理及阳极电化学抛光，进行第一次阳极氧化，去除第一次氧化膜，进行第二次阳极氧化以及扩孔处理，满足在二维光子晶体制备过程中光子晶体样品可控性高、断裂少、有序度高、结晶性好的要求。
附图说明
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1是本发明一种氧化铝二维光子晶体制备方法的二维氧化铝光子晶体扫描电镜图；
图2是本发明一种氧化铝二维光子晶体制备方法的二维氧化铝光子晶体透射光谱图。
具体实施方式
为了清楚了解本发明的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本发明实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的优选实施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
参照图1和图2，如图所示，公开了一种氧化铝二维光子晶体制备方法，首先是铝片的预处理及抛光：将铝片切割成1╳2 cm的小片，在管式炉中以500高温在氮气保护下退火4 h以消除铝片在压制过程中产生的应力。退火后取出铝片压平，在丙酮中超声1 h去除表面油脂。处理后的铝片在电解液中（乙醇：高氯酸=4:1）进行阳极电化学抛光，电压为17V，温度为4℃，在2 min后获得镜面似的表面。
然后第一次阳极氧化：将抛光处理后的铝片作为阳极，惰性金属钛板作为阴极，以0.3M的草酸作为电解液进行阳极氧化反应，控制反应温度在4℃，氧化电压为40 V，第一次阳极氧化的时间为4 h。
然后去除第一次氧化膜。将第一次阳极氧化的铝片浸泡在6%磷酸和4%铬酸混合液中，在60℃中浸泡1h以去除第一次阳极氧化形成的氧化膜。去除后用蒸馏水冲洗。
最后第二次阳极氧化以及扩孔处理。在去除第一次氧化膜后，将铝片同第一次阳极氧化相同的条件进行第二次阳极氧化，氧化时间根据后续实验需求进行调整。在第二次阳极氧化后将铝片浸泡在5%磷酸溶液中，控制温度在30℃扩孔处理30 min得到所需孔径的氧化铝二维光子晶体。
氧化铝在氧化过程中形成了纵向孔道，孔道的深度可以通过氧化时间来进行控制，一般来说，1 h可以形成3-4 μm深度的孔道。
本发明提供一种氧化铝二维光子晶体制备方法，通过对铝片进行预处理及阳极电化学抛光，进行第一次阳极氧化，去除第一次氧化膜，进行第二次阳极氧化以及扩孔处理，满足在二维光子晶体制备过程中光子晶体样品可控性高、断裂少、有序度高、结晶性好的要求
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种氧化铝二维光子晶体制备方法，其特征在于，所述方法包括以下操作步骤：
S1，对铝片进行预处理及阳极电化学抛光；
S2，进行第一次阳极氧化；
S3，去除第一次氧化膜；
S4，进行第二次阳极氧化以及扩孔处理。
2.根据权利要求1所述的氧化铝二维光子晶体制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：将铝片切割成1×2 cm的小片，在管式炉中以500度的高温在氮气保护下退火4 h，退火后取出铝片压平，在丙酮中超声1 h去除表面油脂；处理后的铝片在电解液中进行阳极电化学抛光，电压为17V，温度为4℃，在2 min后获得镜面似的表面。
3.根据权利要求2所述的氧化铝二维光子晶体制备方法，其特征在于，所述电解液包括乙醇和高氯酸，所述电解液的比例乙醇：高氯酸=4:1。
4.根据权利要求1所述的氧化铝二维光子晶体制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：将抛光处理后的铝片作为阳极，惰性金属钛板作为阴极，以0.3M的草酸作为电解液进行阳极氧化反应，控制反应温度在4℃，氧化电压为40V，第一次阳极氧化的时间为4h。
5.根据权利要求1所述的氧化铝二维光子晶体制备方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：将第一次阳极氧化的铝片浸泡在6%磷酸和4%铬酸混合液中，在60℃中浸泡1h以去除第一次阳极氧化形成的氧化膜，去除后用蒸馏水冲洗。
6.根据权利要求1所述的氧化铝二维光子晶体制备方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：在去除第一次氧化膜后，将铝片同第一次阳极氧化相同的条件进行第二次阳极氧化，氧化时间根据后续实验需求进行调整，在第二次阳极氧化后将铝片浸泡在5%磷酸溶液中，控制温度在30℃扩孔处理30 min得到所需孔径的氧化铝二维光子晶体。
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