[发明专利]一种脉冲激光烧蚀制备硅纳米线的方法

权利要求书

1.一种脉冲激光烧蚀制备硅纳米线的方法，其特征在于，采用脉冲激光烧蚀设备依次按以下步骤实现：

(1)、分别采用SiO粉末，或Si粉末和SiO₂粉末的混合粉末，或Si粉末和SiO粉末的混合粉末，或Si粉末、SiO粉末和SiO₂粉末的混合粉末压制成型作为PLA靶材，其中，在Si粉末和SiO₂粉末的混合粉末中，Si粉末和SiO₂粉末的质量比为30～70wt％∶70～30wt％；在Si粉末和SiO粉末的混合粉末中，Si粉末和SiO粉末的质量比为30～70wt％∶70～30wt％；在Si粉末、SiO粉末和SiO₂粉末的混合粉末中，Si粉末、SiO粉末和SiO₂粉末的质量比为20～40wt％∶40～60wt％∶20％～40wt％；

(2)、将靶材安置在Al₂O₃陶瓷管的中央靶托上；

(3)、Al₂O₃陶瓷管抽真空控制在10Pa，再通入惰性气体，调整使环境气压维持至100～1000Pa；

(4)、调节靶材的靶区温度至1200～1380℃，启动脉冲激光器烧蚀靶材；

(5)、控制脉冲激光频率和激光能量密度烧蚀靶材，烧蚀时间为1～10小时；

(6)、激光烧蚀完成后，排出Al₂O₃陶瓷管中的残余气体，并在Al₂O₃陶瓷管中通入惰性气体至100Pa，待靶区的温度降至室温，在靶材后方的样品收集衬底上收集硅纳米线。

2.如权利要求1所述的脉冲激光烧蚀制备硅纳米线的方法，其特征在于，所述步骤(1)中所采用的压制成型的靶材，是采用冷等静压压制工艺，冷等静压的压力为150～200MPa，并在惰性气氛下于500～1000℃烧结1小时～3小时，所制成的靶材直径为30mm，厚度小于5mm。

3.如权利要求1所述的脉冲激光烧蚀制备硅纳米线的方法，其特征在于，所述的中央靶托为可旋转靶托，并位于Al₂O₃陶瓷管中央位置；在启动脉冲激光器烧蚀靶材的同时，转动中央靶托从而转动靶材，使脉冲激光器烧蚀自转靶材。

4.如权利要求3所述的脉冲激光烧蚀制备硅纳米线的方法，其特征在于，所述的中央靶托的转动速度为3rad/min。

5.如权利要求1所述的脉冲激光烧蚀制备硅纳米线的方法，其特征在于，所述Al₂O₃陶瓷管是安置在高温管式炉中，是通过高温管式炉中的硅钼棒对靶材的靶区进行加热。

6.如权利要求1所述的脉冲激光烧蚀制备硅纳米线的方法，其特征在于，在所述的步骤(3)中，通入惰性气体，调整使环境气压维持至700Pa。

7.如权利要求1所述的脉冲激光烧蚀制备硅纳米线的方法，其特征在于，所述通入惰性气体为Ar、He、Ne和N₂中的任意一种。

8.如权利要求1所述的脉冲激光烧蚀制备硅纳米线的方法，其特征在于，在所述的步骤(5)中，激光器的脉冲激光频率为1Hz～10Hz，激光能量密度为1～10mJ/cm²。

9.如权利要求1所述的脉冲激光烧蚀制备硅纳米线的方法，其特征在于，在所述的步骤(6)中，将所收集的Si纳米线需保存在惰性气氛中。

10.如权利要求1所述的脉冲激光烧蚀制备硅纳米线的方法，其特征在于，在所述的步骤(5)中，烧蚀时间为3小时。