Tinh thể quang tử opal được chế tạo từ các hạt cầu SiO2 bằng phương pháp tự sắp xếp bằng. Thông qua tác dụng của trọng lực, các hạt cầu xếp chặt theo cấu trúc mạng lập phương tâm mặt (FCC) với họ mặt (111) song song với bề mặt của mẫu. Hình thái học bề mặt của mẫu được khảo sát thông qua phép đo SEM. Hình 3.3(a) – 3.3(d) trình bày ảnh SEM bề mặt của tinh thể quang tử opal tương ứng
với các kích thước trung bình của hạt cầu SiO2 là 270, 295, 315 và 355 nm. Các hạt cầu SiO2 trên mặt (111) có trật tự theo đối xứng lục giác như quan sát trên hình và sắp xếp khá đều trên một diện khoảng 100 x 100 m2.
Hình 3. 3. Ảnh SEM bề mặt tinh thể quang tử SiO2 opal. (a) – (d) tương ứng với các kích thước trung bình của hạt cầu SiO2 là 270, 295, 315 và 355 nm.
Tuy nhiên, trên bề mặt mẫu vẫn còn một số sai hỏng do quá trình tự sắp xếp không đồng nhất và khi tách tấm kính phía trên. Khi quan sát trên toàn bộ mẫu, thì phần rìa mẫu có các hạt SiO2 chưa xếp chặt. Điều này được giải thích do quá trình tự sắp xếp ở phần rìa mẫu có tốc độ bay hơi nhanh, nên tốc độ lắng đọng nhanh hơn phần giữa cũng như sức căng mặt ngoài của các hạt không đồng đều, các hạt cầu không đủ thời gian để tự sắp xếp. Quan sát kỹ trên ảnh SEM, chúng ta có thể thấy các lớp hạt cầu SiO2 xếp chồng lên nhau một cách
tuần hoàn tạo thành tinh thể quang tử 3D. Chiều dày của mẫu 10 – 20 m và có thể điều chỉnh thông qua chiều dày của khe hẹp.