提高无机闪烁体的有效光产额，对提高探测系统的探测效率和灵敏度具有重要意义。目前常用的BGO(Bi14Ge3O12)闪烁体是核物理及高能物理实验中的首选材料之一，但是由于其折射率较高，闪烁体与空气界面更容易发生全内反射，使大量闪烁光困于晶体中。当外界为真空的情况下，BGO闪烁体表面光提取效率只有5.5％，其有效光产额被大大降低。因此，界面光提取效率的大小直接影响无机闪烁体的有效光产额，从而影响探测系统的粒子探测效率及其灵敏度。如何增强闪烁体的界面光提取效率成为提高现有无机闪烁体有效光产额的关键核心问题。

研究表明，周期性结构的二维光子晶体对无机闪烁体的光提取具有一定增强效果。根据文献报道，湘潭大学于2019年通过理论模拟，计算出在BGO闪烁体表面引入直径分别为360nm和300nm时单层SiO2微球周期阵列时，闪烁体光提取效率最高，并采用液面自组装方法，把SiO2微球铺在液体表面，通过吸管或排水装置把水放干，在基底上得到有序二维周期阵列，当微球直径为360nm时，最佳光提取增强了53％。相比电子束光刻法和原子层沉积法，液面自组装方法更容易制备大面积样品，且成本更低。但是液面自组装法制备的单层SiO2微球阵列存在局部排列不规则的缺陷，导致增强BGO闪烁体光提取效率的效果有限。而单层SiO2周期性薄膜缺陷的产生主要是由于微球排列存在一定无序性。

因此，探索一种增强BGO闪烁体光提取效率的二氧化硅有序薄膜制备方法，保证薄膜的良好有序性、制作面积大、价格便宜、可批量化处理、具有非常重要的现实意义。

针对现有技术存在的不足，提供一种二氧化硅二维光子晶体薄膜及其制备方法和应用，通过LB膜技术制备出有序性良好的二氧化硅薄膜，保证薄膜的良好有序性，可大面积、批量化制作二氧化硅二维光子晶体薄膜，且制备成本低；将其负载在BGO表面，能够有效增强BGO闪烁体光提取效率。

一种二氧化硅二维光子晶体薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将厚度为2μm，尺寸为3cm×6cm的BGO闪烁体晶体垂直插入LB薄膜仪水槽液面下方，埋入待用；

步骤二、将直径为150nm的羧基化二氧化硅纳米颗粒，用乙醇稀释获得浓度为25μg/mL的羧基化二氧化硅溶液并在50w功率下超声5分钟；

步骤三、采用微量进样器，吸取50μL羧基化二氧化硅溶液，旋转助推器，将溶液滴加在LB薄膜仪空气-水界面上，静置5分钟；在20℃条件下，设置滑障以5mm/min的速度在空气-水界面上侧向压缩界面上的二氧化硅单层膜，形成周期性有序薄膜，当单层膜表面压力压缩至为24mN/m时，设置表面压力恒定，以2mm/min的速度垂直提拉BGO晶体，将二氧化硅有序薄膜转移到BGO晶体表面，得到负载在BGO闪烁晶体表面的二氧化硅二维光子晶体薄膜。

小结

采用纳米颗粒直径为150～450nm的二氧化硅，利用LB膜技术，在20℃条件下，以小于25mm/min的速度在空气‑水界面上侧向压缩单层膜，表面压力为24～36mN/m时，以0.7～2mm/min的速度垂直提拉单层膜，制备方法简单、薄膜有序性良好、制作面积大、价格便宜、可批量化处理，适合在工业化大规模生产实践中推广，在BGO表面制备有序性较高的二氧化硅单层薄膜，增强BGO闪烁体光提取效率。