提高無機閃爍體的有效光產額，對提高探測系統的探測效率和靈敏度具有重要意義。目前常用的BGO(Bi14Ge3O12)閃爍體是核物理及高能物理實驗中的首選材料之一，但是由于其折射率較高，閃爍體與空氣界面更容易發生全內反射，使大量閃爍光困于晶體中。當外界為真空的情況下，BGO閃爍體表面光提取效率只有5.5％，其有效光產額被大大降低。因此，界面光提取效率的大小直接影響無機閃爍體的有效光產額，從而影響探測系統的粒子探測效率及其靈敏度。如何增強閃爍體的界面光提取效率成為提高現有無機閃爍體有效光產額的關鍵核心問題。

研究表明，周期性結構的二維光子晶體對無機閃爍體的光提取具有一定增強效果。根據文獻報道，湘潭大學于2019年通過理論模擬，計算出在BGO閃爍體表面引入直徑分別為360nm和300nm時單層SiO2微球周期陣列時，閃爍體光提取效率最高，并采用液面自組裝方法，把SiO2微球鋪在液體表面，通過吸管或排水裝置把水放干，在基底上得到有序二維周期陣列，當微球直徑為360nm時，最佳光提取增強了53％。相比電子束光刻法和原子層沉積法，液面自組裝方法更容易制備大面積樣品，且成本更低。但是液面自組裝法制備的單層SiO2微球陣列存在局部排列不規則的缺陷，導致增強BGO閃爍體光提取效率的效果有限。而單層SiO2周期性薄膜缺陷的產生主要是由于微球排列存在一定無序性。

因此，探索一種增強BGO閃爍體光提取效率的二氧化硅有序薄膜制備方法，保證薄膜的良好有序性、制作面積大、價格便宜、可批量化處理、具有非常重要的現實意義。

針對現有技術存在的不足，提供一種二氧化硅二維光子晶體薄膜及其制備方法和應用，通過LB膜技術制備出有序性良好的二氧化硅薄膜，保證薄膜的良好有序性，可大面積、批量化制作二氧化硅二維光子晶體薄膜，且制備成本低；將其負載在BGO表面，能夠有效增強BGO閃爍體光提取效率。

一種二氧化硅二維光子晶體薄膜的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將厚度為2μm，尺寸為3cm×6cm的BGO閃爍體晶體垂直插入LB薄膜儀水槽液面下方，埋入待用；

步驟二、將直徑為150nm的羧基化二氧化硅納米顆粒，用乙醇稀釋獲得濃度為25μg/mL的羧基化二氧化硅溶液并在50w功率下超聲5分鐘；

步驟三、采用微量進樣器，吸取50μL羧基化二氧化硅溶液，旋轉助推器，將溶液滴加在LB薄膜儀空氣-水界面上，靜置5分鐘；在20℃條件下，設置滑障以5mm/min的速度在空氣-水界面上側向壓縮界面上的二氧化硅單層膜，形成周期性有序薄膜，當單層膜表面壓力壓縮至為24mN/m時，設置表面壓力恒定，以2mm/min的速度垂直提拉BGO晶體，將二氧化硅有序薄膜轉移到BGO晶體表面，得到負載在BGO閃爍晶體表面的二氧化硅二維光子晶體薄膜。

小結

采用納米顆粒直徑為150～450nm的二氧化硅，利用LB膜技術，在20℃條件下，以小于25mm/min的速度在空氣?水界面上側向壓縮單層膜，表面壓力為24～36mN/m時，以0.7～2mm/min的速度垂直提拉單層膜，制備方法簡單、薄膜有序性良好、制作面積大、價格便宜、可批量化處理，適合在工業化大規模生產實踐中推廣，在BGO表面制備有序性較高的二氧化硅單層薄膜，增強BGO閃爍體光提取效率。