光子晶体及其器件的应用已成为世界研究领域的重要课题之一。本文用垂直沉积法,离心法,真空抽滤法制备了PS蛋白石模板,然后利用溶胶凝胶法渗透五氯化钽/酒精溶液前驱体,高温煅烧除去模板,获得了可见光波段具有光子带隙的三维五氧化二钽反蛋白石光子晶体。样品在扫描电镜(SEM)观察其形貌,发现用垂直沉积法制得的样品具有较为完整有序的三维密堆积结构,质量较好,最佳工艺参数为：乙醇/PS(固含量5.6%)体积比为12：1,加热温度50℃,此法具有操作工艺简单,易于控制,制备可重复性高等特点。在电子显微镜下,观察到这种胶体晶体是面心立方(FCC)密排结构,(111)面平行于基底。对反蛋白石结构进行形貌观察,看到其孔道排列有序,说明所制备的PS蛋白石模板规整性也很高,反蛋白石结构的孔径约310nm左右,与PS的粒径相近。通过EDS成分分析、XRD晶体结构分析、TG热重分析等表征手段测试,表明制备过程中首先生成含结晶水的物质Ta2O5·3H2O,然后高温失水得到其晶体结构为正交(斜方)晶系的Ta2O5。本文还采用基于传输矩阵法的Translight光子带隙模拟软件对所得三维结构进行了光子特性的分析,得到了聚苯乙烯的粒径与光子带隙的对应关系。计算结果表明：当光垂直入射时,相对于PS蛋白石模板,填充Ta2O5后完全带隙没有增宽只是发生了红移；而Ta2O5反蛋白石结构光子带隙增宽且发生了蓝移,且带隙几乎覆盖整个红光波段。随着入射角偏移量的增加,带隙都发生蓝移且变窄。另外计算也能为光子晶体的制备提供一定的理论基础。这为一些光学器件,如光电开关,光伏电池,传感器等的研究奠定了基础,为利用模板技术制备具有完全带隙的有序孔结构材料提供了理论和实验依据。