脉冲激光沉积制备纳米硅的方法

摘要

本发明公开了属于硅纳米材料制备技术领域的一种脉冲激光沉积制备纳米硅的方法。首先清洗并固定弧面硅靶和衬底，抽真空后通入惰性缓冲气体，调节衬底温度，采用KrF准分子激光器对硅靶进行烧蚀，激光烧蚀过程完成后，排出真空腔中的残余气体，通入惰性气体至常压，在衬底上收集硅纳米颗粒，取出并放置在惰性气体密封箱中存放。通过选择合适的硅靶形状、沉积距离、缓冲气体压力和衬底温度来调整纳米硅的尺寸和分散性。采用本发明可以直接在半导体单晶上获得尺寸可控、分散均匀的高面密度硅纳米颗粒，能够直接应用于光电器件的组装，显著增加了硅纳米颗粒的应用前景。另外，采用本发明制备的小于10nm的硅纳米颗粒具有很好的光致发光特征。

主权项

一种脉冲激光沉积制备纳米硅的方法，其特征在于，采用脉冲激光沉积设备依次按以下步骤实现：(1)清洗高纯硅靶和衬底；(2)硅靶装入脉冲激光沉积旋转靶位；(3)将衬底固定在可自转样品托上，衬底与靶相向而置；(4)抽真空，当真空度达到5×10‑5Pa后，通入惰性缓冲气体，采用质量流量计控制缓冲气体流量，缓冲气体压力控制在10～300Pa范围内；(5)样品托采用液氮冷却，调节衬底温度，调整温度范围为室温至‑50℃；(6)采用KrF准分子激光器对硅靶进行烧蚀，激光能量密度在1～10mJ/cm2，激光脉宽为10ns，频率在1～10Hz，靶和样品托自转速度维持在10r/min；(7)激光烧蚀时间为3～10分钟，激光烧蚀过程完成后，打开真空截止阀，排出真空腔中的残余气体，通入惰性气体至常压，在衬底上收集硅纳米颗粒，取出并放置在惰性气体密封箱中存放。