광자 결정이란 무엇입니까?

광자 밴드 갭 물질로도 알려진 광결정은 주기적으로 나노 구조로서, 컴퓨터 칩상의 반도체가 특정 전자 에너지 대역을 선택적으로 통과시키는 것과 매우 유사한 방식으로 빛의 파장을 선택적으로 지시 할 수있다. "밴드 갭"이라는 용어는 단순히 빛의 스펙트럼 대역의 갭을 지칭한다. 예를 들어 무지개는 물이 투명하고 특정 주파수를 흡수하지 않기 때문에 밴드 갭이 없습니다. 광결정을 통과하는 무지개는 결정 내의 특정 나노 구조에 따라 선택적 갭을 가질 것이다.

광결정의 구조와 유사한 천연 재료가 몇 가지 있습니다. 그중 하나가 원석 오팔입니다. 무지개 같은 무지개 빛깔은 내부의주기적인 나노 구조에 의해 발생합니다. 나노 구조의 주기성은 어떤 파장의 빛이 통과하고 그렇지 않은지를 결정합니다. 구조의주기는 통과되는 빛의 파장의 절반이어야합니다. 통과가 허용 된 파장은 "모드"로 알려져 있으며 금지 된 파장은 광 대역 갭입니다. 오팔은 완전한 밴드 갭이 없기 때문에 진정한 광결정은 아니지만,이 기사의 목적을 위해 충분히 근접합니다.

광결정을 포함하는 또 다른 자연 발생 물질은 모 르포 속과 같은 일부 나비의 날개이다. 이로 인해 아름다운 푸른 무지개 빛깔의 날개가 생깁니다.

1887 년 영국의 유명한 과학자 인 롤리가 광결정을 처음 연구했습니다. 브래그 거울 (Bragg mirror)이라는 합성 1 차원 광결정이 그의 연구 주제였습니다. 브래그 미러 자체는 2 차원 표면이지만 1 차원에서만 밴드 갭 효과를 생성합니다. 이들은 반사 밴드가 광 밴드 갭에 해당하는 반사 코팅을 생성하는데 사용되어왔다.

100 년 후인 1987 년 Eli Yablonovitch와 Sajeev John은 2 차원 또는 3 차원 광결정의 가능성을 제안하여 여러 방향에서 한 번에 여러 방향으로 밴드 갭을 생성 할 수있었습니다. 이러한 재료는 LED, 광섬유, 나노 레이저, 초 백색 안료, 라디오 안테나 및 반사기, 심지어 광학 컴퓨터와 같은 광학 및 전자 분야에서 수많은 응용 분야를 가지고 있음을 곧 깨달았습니다. 광결정에 대한 연구가 진행 중입니다.

광결정 연구에서 가장 큰 과제 중 하나는 밴드 갭 효과를 생성하는 데 필요한 작은 크기와 정밀도입니다. 포토 리소그래피와 같은 오늘날의 제조 기술로는주기 나노 구조를 갖는 결정의 합성이 매우 어렵다. 3 차원 광결정은 설계되었지만 극도로 제한된 규모로만 제작되었습니다. 아마도 상향식 제조 또는 분자 나노 기술의 출현으로 이러한 결정의 대량 생산이 가능할 것입니다.