Development of silica based photonic crystals doped by rare-earth elements

Fotonik kristal teknolojisi, gittikçe artan kullanım alanları ile günümüzde oldukça popüler bir hale gelmiştir. Nano boyutlarda düzenli dizilmiş birimlerden oluşan fotonik kristal malzemeler, yapıya oldukça yüksek gelişmiş özellikler kazandırabilmektedir. Bu tezin amacı silika esaslı, nadir toprak elementi katkılı fotonik kristallerin geliştirilmesidir. Öncelikle, polimetilmetakrilat (PMMA) esaslı, üç boyutlu düzenli dizilime sahip opal fotonik kristallerin üretimi üzerine çalışmalar yapıldı. Kendileri de fotonik kristal özellik sergileyen bu yapılar ayrıca ters opal fotonik kristal üretimi için şablon görevi gördü. Opal fotonik kristal yapı için, metilmetakrilattan PMMA kolloidleri üretildi. Üretilen kolloidler hızlı sedimentasyon biriktirme yöntemi kullanılarak düzenli dizilim sağlandı. PMMA üretim şartları ve biriktirme ortamları değiştirilerek elde edilen opal fotonik kristal kaplamalar üzerine etkileri incelendi. Belirlenen optimum şartlarda üretilen PMMA opal fotonik kristal yapısı, silika esaslı ters opal fotonik kristal kaplamaların üretilmesi için kullanıldı. Ters opal yapının üretilmesinde sol-jel infiltrasyon yöntemi kullanıldı. Silika esaslı ters opal fotonik kristal yapılara Seryum (Ce), Evropiyum (Eu), Samaryum (Sm) ve Terbiyum (Tb) gibi nadir toprak elementleri ile katkılandırıldı. Molce %0,5 ile %2 aralığında yapılan katkılandırmanın (doplamaların), ters opal fotonik kristal yapılara etkisi araştırıldı. Çalışmalar sonucunda, yapısal renkli üç boyutlu opal ve ters opal fotonik kristal kaplamlar başarılı bir şekilde üretilmiştir. Opal fotonik kristal kapalamaların yapısal renkleri, PMMA kolloid boyut değişimi ile kontrol edilebilirken, silika ters opal fotonik kristal kaplamaların yapısal renklerinin nadir toprak element katkılanması ile kontrol edilebildiği görülmüştür.