We report the investigation of photonic band-gap properties of a core-shell simple cubic structure (air core with a dielectric shell) using a two-parameter level-set approach. The proposed structure can be obtained by partially backfilling high refractive index materials into a polymeric template fabricated by multibeam interference lithography. We find that the shell formation in the inverted simple cubic structure increases the complete photonic band-gap width by 10%–20% in comparison to that of a completely filled structure. The band gap between the fifth and sixth bands begins to appear at a refractive index contrast of 2.7. This study suggests the importance to investigate the core-shell formation in three-dimensional photonic crystals through backfilling, which may offer an additional control over their photonic band-gap properties.

1.
H. G.
Park
,
S. H.
Kim
,
S. H.
Kwon
,
Y. G.
Ju
,
J. K.
Yang
,
J. H.
Baek
,
S. B.
Kim
, and
Y. H.
Lee
,
Science
305
,
1444
(
2004
).
2.
B. J.
Matterson
,
J. M.
Lupton
,
A. F.
Safonov
,
M. G.
Salt
,
W. L.
Barnes
, and
I. D. W.
Samuel
,
Adv. Mater. (Weinheim, Ger.)
13
,
123
(
2001
).
3.
Y. J.
Lee
and
P. V.
Braun
,
Adv. Mater. (Weinheim, Ger.)
15
,
563
(
2003
).
4.
M.
Francois
,
J.
Danglot
,
B.
Grimbert
,
P.
Mounaix
,
M.
Muller
,
O.
Vanbesien
, and
D.
Lippens
,
Microelectron. Eng.
61–62
,
537
(
2002
).
5.
V. L.
Colvin
,
MRS Bull.
26
,
637
(
2001
).
6.
A. C.
Edrington
,
A. M.
Urbas
,
P.
DeRege
,
C. X.
Chen
,
T. M.
Swager
,
N.
Hadjichristidis
,
M.
Xenidou
,
L. J.
Fetters
,
J. D.
Joannopoulos
,
Y.
Fink
, and
E. L.
Thomas
,
Adv. Mater. (Weinheim, Ger.)
13
,
421
(
2001
).
7.
K.
Aoki
,
H. T.
Miyazaki
,
H.
Hirayama
,
K.
Inoshita
,
T.
Baba
,
K.
Sakoda
,
N.
Shinya
, and
Y.
Aoyagi
,
Nat. Mater.
2
,
117
(
2003
).
8.
G. M.
Gratson
,
M. J.
Xu
, and
J. A.
Lewis
,
Nature (London)
428
,
386
(
2004
).
9.
B. H.
Cumpston
,
S. P.
Ananthavel
,
S.
Barlow
,
D. L.
Dyer
,
J. E.
Ehrlich
,
L. L.
Erskine
,
A. A.
Heikal
,
S. M.
Kuebler
,
I. Y. S.
Lee
,
D.
McCord-Maughon
,
J. Q.
Qin
,
H.
Rockel
,
M.
Rumi
,
X. L.
Wu
,
S. R.
Marder
, and
J. W.
Perry
,
Nature (London)
398
,
51
(
1999
).
10.
M.
Campbell
,
D. N.
Sharp
,
M. T.
Harrison
,
R. G.
Denning
, and
A. J.
Turberfield
,
Nature (London)
404
,
53
(
2000
);
J. H.
Moon
and
S.
Yang
, J. Macromol. Sci., Part C: Polym. Rev. 45,
351
(
2005
).
11.
J.
Wijnhoven
,
L.
Bechger
, and
W. L.
Vos
,
Chem. Mater.
13
,
4486
(
2001
).
12.
A.
Blanco
,
E.
Chomski
,
S.
Grabtchak
,
M.
Ibisate
,
S.
John
,
S. W.
Leonard
,
C.
Lopez
,
F.
Meseguer
,
H.
Miguez
,
J. P.
Mondia
,
G. A.
Ozin
,
O.
Toader
, and
H. M.
van Driel
,
Nature (London)
405
,
437
(
2000
).
13.
H.
Miguez
,
F.
Meseguer
,
C.
Lopez
,
M.
Holgado
,
G.
Andreasen
,
A.
Mifsud
, and
V.
Fornes
,
Langmuir
16
,
4405
(
2000
).
14.
K.
Busch
and
S.
John
,
Phys. Rev. E
58
,
3896
(
1998
).
15.
K. P.
Velikov
,
A.
Moroz
, and
A.
van Blaaderen
,
Appl. Phys. Lett.
80
,
49
(
2002
).
16.
M.
Maldovan
and
E. L.
Thomas
,
Nat. Mater.
3
,
593
(
2004
).
17.
M.
Maldovan
,
C. K.
Ullal
,
W. C.
Carter
, and
E. L.
Thomas
,
Nat. Mater.
2
,
664
(
2003
).
18.
L.
Martin-Moreno
,
F. J.
Garcia-Vidal
, and
A. M.
Somoza
,
Phys. Rev. Lett.
83
,
73
(
1999
).
19.
D. N.
Sharp
,
A. J.
Turberfield
, and
R. G.
Denning
,
Phys. Rev. B
68
,
205102
(
2003
).
20.
C. K.
Ullal
,
M.
Maldovan
,
E. L.
Thomas
,
G.
Chen
,
Y. J.
Han
, and
S.
Yang
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
5434
(
2004
).
21.
M.
Maldovan
,
A. M.
Urbas
,
N.
Yufa
,
W. C.
Carter
, and
E. L.
Thomas
,
Phys. Rev. B
65
,
165123
(
2002
).
22.
R.
Biswas
,
M. M.
Sigalas
,
K. M.
Ho
, and
S. Y.
Lin
,
Phys. Rev. B
65
,
205121
(
2002
).
23.
C. K.
Ullal
,
M.
Maldovan
,
M.
Wohlgemuth
, and
E. L.
Thomas
,
J. Opt. Soc. Am. A
20
,
948
(
2003
).
25.
C. M.
Anderson
and
K. P.
Giapis
,
Phys. Rev. Lett.
77
,
2949
(
1996
).
You do not currently have access to this content.