[发明专利]一种测试蓝相I在电场中的三维晶格常数的方法

说明书

本发明提出一种测试蓝相I在电场中的三维晶格常数的方法，该方法基于科塞尔衍射和布拉格反射光谱两种光学表征手段，利用孪晶结构的特殊对称性，通过对蓝相I的孪晶结构分别在零场和电场中进行原位测试，可计算得出蓝相I在不同电场强度下的三维晶格常数。模拟实验结果表明，通过该方法测试所得的蓝相I三维晶格常数与实际数据吻合度较高。该方法适用于在零场和低电场强度下对蓝相I的三维晶格常数进行实时测试，具有操作简便、测试参数少和精度高(±10nm)等优点，对于开发高性能的蓝相电光器件具有实际参考价值。

技术领域

本发明涉及一种测试蓝相I在电场中的三维晶格常数的方法。

背景技术

蓝相是介于各向同性相和胆甾相两种相态之间的一种液晶相，一般呈现具有几百纳米周期性的有序立方晶格排列。蓝相I是一种在零场下具有体心立方结构的液晶相，在蓝相器件中应用广泛。在电场中，蓝相I三维晶格常数的变化会导致光学性能发生改变，并最终影响到蓝相器件的电光性能。因此，准确测试蓝相I在电场中的三维晶格常数对于开发高性能的蓝相电光器件有重要参考价值。由于蓝相I具有流动性，尽管利用现代显微镜技术已经实现了对蓝相I的晶格结构进行直接观察，但在电场中原位获得其在三维方向的晶格常数仍然是一个挑战。截至目前，已有的测量方法大多只局限于其中一个或两个方向的晶格常数；对于蓝相I三维晶格常数的确定，多采用理论模拟的方法，其计算过程繁琐而且精确度较低。因此，亟待提出一种能够简便、精确地原位测试电场中的蓝相I三维晶格常数的方法。

发明内容

本发明提出一种测试蓝相I在电场中的三维晶格常数的方法。该方法的目的是针对现有技术的不足，在保证精确度的前提下，实现对蓝相I三维晶格常数的测试。基于此，本发明的技术解决方案是：基于科塞尔衍射和布拉格反射光谱两种光学表征手段，利用孪晶结构的特殊对称性计算得出蓝相I在电场中的三维晶格常数。

下面针对本发明提出的一种测试蓝相I在电场中的三维晶格常数的方法，详细叙述其操作流程：

首先测试零场时蓝相I孪晶在(110)晶面的布拉格反射光谱，以取得中心反射波长λ₀；通过布拉格反射定律

c₀＝λ₀/n ①

计算零场时蓝相I垂直于(110)晶面的晶格常数c₀，其中n为蓝相液晶材料的平均折射率。

通过测试零场时蓝相I孪晶在(110)晶面的科塞尔衍射图样，得孪晶夹角θ₀。将零场时蓝相I在(110)晶面的晶格常数分别记作a₀和b₀(其中b₀为较大晶格常数)，根据孪晶结构的对称性可知a₀＝b₀ tan(θ₀/2)，又由于蓝相I在零场下具有体心立方结构，有b₀＝c₀。因此，蓝相I在零场时的体心立方晶格体积可用c₀表示为：

V₀＝c₀³ tan(θ₀/2) ②

在某电场强度下，原位测试蓝相I孪晶在(110)晶面的布拉格反射光谱，以取得中心反射波长λ；通过布拉格反射定律

c＝λ/n ③

计算电场中的蓝相I在垂直于(110)晶面方向的晶格常数c，其中n为蓝相I的平均折射率。

通过原位测试电场中的蓝相I孪晶在(110)晶面的科塞尔衍射图样，得孪晶夹角θ。将电场中蓝相I在(110)晶面的晶格常数分别记作a，b(其中b为较大晶格常数)，由于蓝相I在电场中发生晶格变形，不再具有体心立方结构，但其晶格结构仍然存在，而且三维晶格常数互相正交，因此晶格体积仍然可以通过三维晶格常数计算，即V＝abc。