磁性流體在外加垂直磁場下形成有序結構之光子晶體效應研究

Abstract

高同質性磁性流體薄膜在外加磁場下會形成可調性有序結構，這些有序結構引發許許多多的特殊光學性質。在本研究中，我們探討磁性流體薄膜在外加垂直磁場下，其所形成的六角形有序結構的光子晶體效應。為此，我們藉由光學微影蝕刻技術在矽晶圓上製作出一個微型六角形凹槽，填充磁性流體後，再用蓋玻片覆蓋，繼以膠封黏後，即可得一磁性流體薄膜。此磁性流體薄膜在外加垂直磁場下，可形成一六角形有序結構，且其週期會隨外加磁場強度的增加而減小。而當一寬帶光入射此可調性有序結構後，其穿透光譜可表現出光譜帶隙的存在。進一步實驗結果顯示，磁性流體薄膜有序結構之光譜帶隙在高磁場下會移向短波長之光波段。此現象乃由於磁性流體薄膜有序結構之週期隨磁場的增強而減小所致。此外，在製作磁性流體薄膜凹槽的過程中，可在凹槽內留有細小圓柱。利用此一圓柱，可以作出含點缺陷的磁性流體光子晶體，我們並在其穿透光譜，觀察到由此一點缺陷而產生的共振模態。以上這些結果證實磁性流體薄膜有序結構可作為可調性光子晶體