奈米光子共振器因為具有應用及基礎研究的潛力而成為熱門研究對象，其中三維光子晶體能隙形成的空腔因為能侷限並儲存光而倍受矚目。最近荷蘭科學家研發出一種以矽製成的結構，具有三維光子能隙空腔，此技術被看好應用在雷射、LED、資訊儲存、感應器及量子計算，並可用來研究光在空腔中的行為。 光子晶體的概念是在1987年由Yablonotich及John分別提出。在光子晶體中，頻率落在能隙範圍內的光因週期性介電材料的散射而無法存在，但晶體的缺陷在能隙內產生的缺陷態，將光侷限在缺陷附近，特溫納(Twente)大學的Léon
Woldering稱它為光的牢籠。 許多研究預測「柴堆類鑽石結構」(wood-pile diamond-like structure)晶格具有3D光子能隙。兩年前，Woldering等人利用與工業製程相容的蝕刻方法，在矽材上製作出反柴堆結構。他們的作法是沿著兩個正交平面蝕刻出2D的中空柱狀陣列，形成反柴堆結構的3D光子晶體(Nanotechnology 19 145304)。 最近該荷蘭團隊經由計算發現，改變其中兩根交叉的空氣柱半徑，便可製造出晶格缺陷，得到3D光子能隙空腔，而且當這兩根缺陷的半徑為正常的一半時，對光的侷限效果最好。在該團隊的反柴堆光子晶體中，兩個正交的孔洞陣列間距分別為680及492 nm，能侷限的光波長約為1270 nm，很接近光通訊的操作波長。Woldering指出，此系統若要用來侷限可見光，間距必需縮小，而且建議將材料要換成Ga As，因為矽會吸收可見光。 該團隊計畫下一步要根據其計算結果，具體製作出3D光子能隙空腔。詳見Physical Review B 90, p.115140 (2014)。 |