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光子晶体，又称为光子带隙材料，它的本质是通过介电材料的周期性排列而对特定波长光的传播起到选择性阻碍或者限域作用。由于其独特的光子带隙结构和光子局域特性，光子晶体在高反射镜、滤波器、分光装置、光波导、光纤、微型激光器、传感器、微波天线、海量储存与计算等方面应用广泛。
本论文主要以实现完全光子带隙为理想目标，围绕制备新型结构的胶体光子晶体进行研究，主要包括以下三方面的内容：第一部分是具有新型对称性的胶体光子晶体，第二部分是新型复合结构胶体光子晶体的简易制备，第三部分是等离子体刻蚀技术在制备新型结构胶体颗粒方面的应用。具体将针对以下几个问题进行探讨：
一.具有新型对称性的胶体光子晶体
通常，球形结构单元的胶体光子晶体能够简单大规模地制备，其晶体结构往往呈现面心立方堆积。它的能带在第二和三能级之间存在一个伪带隙，而在W和U点处，由于球形的高度对称性而发生能级简并，这样无论选用的材料介电常数比多高都无法实现完全光子带隙。为了打破球形对称性引起的能级简并，通常采用非球形的胶体颗粒或者各向异性的介电材料来构筑光子晶体，为实现完全光子带隙提供可能。另一种途径就是制备非面心立方晶格对称性的胶体光子晶体。因此这部分的研究包括以下三个方面：一是结构单元的非球形对称性，二是胶体光子晶体晶格的非面心立方对称性，三是构成光子晶体材料介电性质的各向异性。
(1)非球形结构单元胶体光子晶体的构筑
通过自组装法和吹膜拉伸法制备了非球形结构单元的胶体光子晶体。前者首先合成了单分散的磁性椭球，然后利用外加磁场使其取向有序，并在毛细管力的驱动下，椭球胶体粒子自组装形成三维有序的胶体光子晶体。通过调节外加磁场方向，还可以调节椭球体在组装体中的取向，更有利于对其进行全面的光学性能表征：后者采用吹膜挤出的方法，将处于PVA膜中的PS胶体晶体在Tg温度之上进行各向同性地拉伸，这样得到的胶体光子晶体更加均匀有序，同时球形的胶体颗粒在外力拉伸作用下转变成扁球形。
(2)新型晶格对称性的胶体光子晶体的制备
利用氧等离子体刻蚀的方法实现非最密堆积结构的胶体光子晶体。一类是PS胶体晶体经过氧等离子体刻蚀后，其晶格由最密堆积的面心立方晶格转变成非最密堆积的面心立方品格，另一类是SiO2@PMMA核壳结构的胶体晶体在氧等离子刻蚀过程中，聚合物壳层被缓慢剥除，而无法被刻蚀的二氧化硅内核则陷落到下一层相邻胶体颗粒所围成的微腔中，最终导致整个胶体晶体晶格的转变。通过改变核壳胶体颗粒核与壳的尺寸比例，可以分别得到三斜晶格、简单立方晶格和体心立方晶格。
(3)介电各向异性材料的光子晶体的构筑
利用各向异性介质构筑光子晶体是另一种打破对称性的途径。本章主要以广为研究的方解石单晶为基底，诱导碳酸钙晶体在PS蛋白石模板中外延生长，得到反蛋白石结构的碳酸钙单晶，同时还研究了不同表面基团和不同周期尺寸的PS模板对碳酸钙单晶生长的影响。这种由碳酸钙单晶构成的光子晶体表现出一定的机械强度以及特殊的光学性能，是制作光学器件的理想材料。
二.具有新型复合结构的胶体光子晶体
复合结构光子晶体的制备是光子晶体器件化的关键一步。该部分主要介绍如何通过更简便的方法得到两种复合结构的胶体光子晶体：一种是两种不同结构的胶体光子晶体相互堆叠形成含缺陷结构和异质结构的胶体光子晶体。通过调节氧等离子体刻蚀时间，对聚合物胶体光子晶体的表层微球尺寸进行调节，能够可控地在光子晶体中引入二维平面缺陷；当适度延长刻蚀时间后，氧等离子体对胶体光子晶体深度刻蚀，得到可控的复合结构；另一种是两种不同结构的胶体光子晶体在同一平面内相互邻接，形成图案化的胶体光子晶体。它是通过微弱的超声震荡，将图案化基底上生长的胶体光子晶体薄膜选择性剔除非图案部分得到的。通过表面亲疏水性的调控还可以得到二元结构的胶体光子晶体复合图案。
三.等离子体刻蚀技术在特殊形貌的胶体颗粒制备方面的应用
这部分主要研究等离子体刻蚀技术对胶体颗粒微观形貌进行调控。利用电纺丝技术得到一维模板，自组装技术得到二维、三维模板，然后进行等离子体刻蚀，得到非球形的胶体颗粒以及表面带补丁和突触的胶体颗粒。
本文通过对胶体晶体结构与性能等方面系统的研究，加深了对非球形胶体颗粒自组装的理解和认识，在制备特殊结构的胶体光子晶体方面发明了和发展了一些新的手段和方法，得到更加复杂化和功能化的胶体光子晶体，并在实现完全光子带隙方面迈出了重要的一步。此外，本文还丰富了等离子体刻蚀技术的运用，充分体现了其不失为一种灵活的微加工技术。制备