光子晶体(photoniccrystal)又称光子带隙材料,是一类具有良好应用前景的光子信息功能材料,近年来已成为应用物理和材料学研究的一个重要领域。这类材料是由介观颗粒(粒径在几个纳米到几十微米的单分散颗粒)在空间周期性排列而成的,由于其介电常数在空间也呈现周期性变化,导致某些波段的光在其中传播时产生光子带隙,由此产生了一些新的光电子特性,如能够抑制原子、分子的自发辐射等,在基础研究和实际应用方面均具有巨大的潜力。　　 本文制备三维光子晶体-胶体晶体,目的是将含有氮空位中心的金刚石纳米晶荧光粒子嵌到里面,研究经过光子带隙调制后的氮空位中心的荧光特性,以及光子晶体里面氮空位中心单电子自旋的量子调控。　　 在大量文献调研的基础上利用聚苯乙烯胶体微球组装出高度有序的胶体晶体,并讨论了各种参数对制备胶体晶体质量的影响；并用质子辐射和退火的方法制备出了金刚石纳米晶中的氮空位中心。本论文的主要工作如下:　　 探讨了垂直沉积组装胶体晶体的原理,利用垂直沉积技术制备了高质量的聚苯乙烯微球胶体晶体,总结了聚苯乙烯微球胶体晶体的适宜生长条件(温度,浓度,基质材料等)。SEM(扫描电子显微镜)、紫外-可见光分光光度计两种方法表征制备的胶体晶体的形貌和光学性能,显示出胶体晶体在较大范围内保持着FCC(面心立方)密排的有序结构。　　 总结了制备金刚石纳米晶中氮空位中心的方法,并对这些方法进行了比较。本文选用离子注入--质子辐射的方法,再加上高温退火和后续清洗样品等一系列的处理,制备出了平均粒径在30nm的金刚石纳米晶中的氮空位中心。分析总结了制备样品中的氮空位中心大部分都是多个色心叠加的因为。