電子和微電子技術(shù)正在走向物理上和技術(shù)上的極限,以光子代替電子作為信息的載體是長期以來人們的一個共識,近年來,我國科學(xué)工作者在光子晶體材料的基礎(chǔ)研究方面取得了一些令人矚目的研究成果。我國可以將發(fā)展新一代集成電路技術(shù)與光子晶體技術(shù)統(tǒng)籌規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)微電子技術(shù)向光子技術(shù)的順利過渡。
光子技術(shù)帶來信息革命
信息技術(shù)是信息化社會的主要技術(shù)支撐。目前信息技術(shù)的核心是建立在半導(dǎo)體材料基礎(chǔ)之上的微電子技術(shù)。由于強(qiáng)烈的需求,微電子技術(shù)以驚人的速度發(fā)展。根據(jù)“摩爾定律”,半導(dǎo)體元件的集成度以每18個月翻一番的速度發(fā)展,電子和微電子技術(shù)正在走向物理上和技術(shù)上的極限(如速度極限、密度極限),這些不可逾越的技術(shù)極限對信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提出了重大挑戰(zhàn)。
光子晶體隨著波長不同,會出現(xiàn)于周期性的結(jié)構(gòu),可以分別發(fā)展出一次元、二次元及三次元的光子晶體。而在這些結(jié)構(gòu)當(dāng)中,最出名的應(yīng)該是屬于三次元的光子晶體結(jié)構(gòu),但是,三次元的光子晶體在制造上及商品化,就今天的技術(shù)而言是非常困難的。原因是目前主要研究的領(lǐng)域還是保留在二次元的光子晶體,所以,今天在LED 領(lǐng)域各業(yè)者相競開發(fā)的光子晶體LED,也是二次元的光子晶體。
一般的材料構(gòu)造是屬于固定構(gòu)造,所以材料本身會具有的一定的折射率。波數(shù)(Wave Number)與頻率對于一般材料折射率的影響,橫軸是物質(zhì)的波數(shù)(Wave Number)、縱軸是頻率、斜線就代表折射率。折射率是非常等比例的成長,也就是代表說不管什么樣的波數(shù)、什么樣的波長,它的折射率都是一定的。那么光子晶體是什么樣的結(jié)構(gòu),再從另外一個角度來說明。光子晶體的特性就是周期構(gòu)造,也因此會產(chǎn)生多重反射。
光子晶體所構(gòu)成的波數(shù)矢量數(shù)和光的頻率比例,頻率的曲線不是那么單純,曲線已經(jīng)會變得非常復(fù)雜,這個曲線會隨著光的多方向性,就是異向性而出現(xiàn)變化,而隨著它的偏光性,就可以運(yùn)用來設(shè)計(jì)出不同的產(chǎn)品。光子晶體它有一個很出名的特性,相信大家都知道,就是它有一個光能隙。在光能隙這個區(qū)域里面,光線是不存在的。這邊的曲線也跟圖一A 是的斜率意義是一樣的,是折射率的相反。只要在這一點(diǎn),斜率等于零。所以在這一點(diǎn)以外,光的速度就不會產(chǎn)生零這個現(xiàn)象。所以也可以說,光子晶體也可以控制光的速度。
就簡單來說,運(yùn)用光子晶體的目的濃縮成一句話,就是要利用周期構(gòu)造,以人工的方式來控制這個光學(xué)特性。