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摘要
周期性纳米结构阵列因其独特的光学效应在新型传感技术领域具有巨大的应用潜力，引起人们极大的兴趣。其光学特性依赖于形貌和结构参数，一般可通过调整这些参数来调控其光学性能，而通过外加磁场调节其光学性能鲜有报道。通过气液自组装法制备胶体晶体模板，采用等离子体刻蚀技术实现了对胶体晶体模板结构尺寸的调控。在此基础上，结合磁控溅射技术合成了具有六角周期性排列的亚波长尺寸磁性Co纳米球阵列膜，并研究了其在结构参数和外磁场作用下的光学性质。通过紫外-可见-近红外光反射谱发现，随着刻蚀时间从0 min增加到4.5 min,在可见光波段，光反射峰波长从512 nm蓝移到430 nm,蓝移了82 nm,峰强从10.69%降低到7.96%,减弱了2.73%;在近红外光波段，光反射峰波长从1 929 nm蓝移到1 692 nm,蓝移了237 nm,峰强从10.92%降低到7.91%,减弱了3.01%。通过控制刻蚀的时间，可实现对Co纳米球阵列膜光反射峰峰位和峰强的有效调控。对未刻蚀和刻蚀的Co纳米球阵列膜施加一个垂直的外加磁场，在外磁场作用下，二者的光反射峰峰强均表现出不同程度的增强。随着外加磁场的逐增，未经刻蚀的Co纳米球阵列膜在近红外波段(1 938 nm)的光反射峰峰强从10.81%(0 Oe)增加到16.56%(1 100 Oe),增强了5.8%;而经等离子体刻蚀后的Co纳米球阵列膜的近红外反射峰(1 921 nm),其峰强从8.45%(0 Oe)增加到16.74%(1 000 Oe),增强了8.29%。结果表明，经等离子体刻蚀后的磁性Co纳米球阵列膜的反射光谱表现出更灵敏的外磁场响应。基于近红外光反射峰最大值与外磁场强度的关系，定性解释了外磁场对磁性Co纳米球阵列膜的光反射性能的影响：对于未刻蚀的样品，外磁场主要通过改变样品的磁有序，从而影响其复折射率进而影响其光反射性能；对于刻蚀后的样品，除了外磁场对样品的磁有序产生影响从而影响其光反射率外，还有诸如散射、衍射等其他物理机制相互竞争的影响。该研究为磁场动态调控材料的光反射性能提供了一种方法，也为新型光学器件的研究提供了模型。
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