[发明专利]一种脉冲激光烧蚀制备硅纳米线的方法

摘要

一种硅纳米材料制备技术领域的脉冲激光烧蚀(PLA)合成一维硅纳米线的方法。首先采用不同Si、SiO和SiO2配比的粉末制备复合靶材，将其置于Al2O3陶瓷管中部旋转部件中心。对陶瓷管进行加热的同时，采用机械泵维持炉管内压力至10Pa。为了提高硅纳米线的合成效率，在热蒸发复合靶材同时，KrF准分子激光器对复合靶进行烧蚀，激光烧蚀过程通入惰性气体进行气相Si源输送，样品收集位于靶材后方。通过选择合适的靶成分、缓冲气压、缓冲气体种类、炉体温度调整纳米硅线的尺寸和表面形态。采用本发明可以直接在各种衬底上获得单晶结构的尺寸可控硅纳米线，能够直接应用于光电器件的组装，显著增加了硅纳米线应用前景。另外，采用本发明制备的直径约10nm、长度超过1μm的硅纳米线具有很好的光致发光特征。

主权项

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。