[发明专利]一种硫掺杂硅纳米颗粒的制备方法

权利要求书

1.一种硫掺杂硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)飞秒激光在六氟化硫(SF₆)气体中辐照硅片制备硫掺杂硅样品；

(2)飞秒激光辐照硫掺杂硅样品制备硫掺杂硅纳米颗粒。

2.如权利要求1所述的制备方法，步骤[1]中所描述的制备硫掺杂硅样品的具体方法为：

(1)选取硅片，硅片电阻率可以为但不限于0.001～2000Ω*cm，硅片的掺杂类型(n型或者p型)、晶向、大小不限，根据实际情况选取，硅表面的颜色为银灰色或者银色；

(2)将清洗干净的硅片放入加工腔内，固定在样品架上，使得能够入射激光垂直辐照在样品表面上；

(3)抽真空，真空度为10^-2-10^-5Pa，再通入气压范围为小于1个标准大气压的SF₆，反复2-3次；

(4)飞秒光辐照固定在样品架上的硅片，飞秒激光的波长为紫外至近红外，脉宽可以为5fs-500fs，飞秒激光通量为1kJ/m²-100kJ/m²；样品架通过强磁铁牢固的吸附在一个二维移动台上，可以在移动平台的驱动下在垂直于激光入射方向上的二维平面内任意移动，设定移动平台的速度保证飞秒激光辐照硅样品时，样品表面单位面积上能够接受到1-5000个脉冲辐照，所谓单位面积在这里是指飞秒激光辐照硅样品表面时，单个脉冲投影到样品表面上的面积；

(5)加工完成后，抽走加工腔中的六氟化硫气体，通入氮气或者空气，使得加工腔内气压达到一个标准大气压，将在六氟化硫气氛中，经过飞秒激光辐照后的硅片从加工腔中取出，此时被辐照过的区域为硫掺杂区域，这一区域的硅片颜色比加工之前的硅样品颜色变深，为深灰色或者黑色，由于受到激光辐照作用，硫掺杂区域中硅不仅为单晶硅，还可以是多晶硅或者非晶硅，掺杂区域的厚度小于500nm，掺杂浓度为1×10¹⁹/cm³～1×10²¹/cm³。

3.如权利要求1所述的硫掺杂硅纳米颗粒的制备方法，步骤[2]中所描述的飞秒激光辐照过饱和硫掺杂硅样品制备硫掺杂硅纳米颗粒的具体方法为：

(1)将权利要求的步骤[1]中，制备好的硫掺杂硅样品放入加工腔中，固定在样品架上，此时样品与入射激光的方向成10°～80°的夹角；

(2)在硫掺杂硅样品前放置1-10cm的位置硫掺杂硅纳米颗粒的收集装置，此收集装置可以为玻璃片、硅片，也可以为烧杯、培养皿等，但不限于以上装置；

(3)将加工腔抽成真空，真空度为10^-2-10^-5Pa，采用激光脉冲沉积的方法制备硫掺杂硅纳米颗粒，用飞秒激光再次扫描加工区域，在飞秒激光的辐照下，会将表层掺杂区域从硅片上刻蚀出来，产生大量硫掺杂硅纳米颗粒，此时飞秒激光的波长为紫外至近红外，脉宽可以为5fs-500fs，飞秒激光通量为1kJ/m²-10kJ/m²，硫掺杂硅样品在二维移动台的驱动下移动，样品表面单位面积上能够接受到1-1000个脉冲；

(4)扫描完成后，向加工腔内通入氮气或者空气，使得加工腔内气压达到一个标准大气压，取出样品收集装置，硫掺杂硅纳米颗粒制作完成，制备出的纳米颗粒为球形，粒径分布范围为1nm-500nm。