[发明专利]一种利用硅废料制备镓掺杂纳米硅颗粒的方法

权利要求书

1.一种利用硅废料制备镓掺杂纳米硅颗粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：选取由金刚线切割硅锭后的硅废料，经提纯后获得的硅微粉作为原料，按质量份数配比掺杂试剂0.5～5份、溶剂100份混合制得镓掺杂剂，所述掺杂试剂为氧化镓、氮化镓、氢氧化镓中的一种或多种混合物，溶剂为50～99%乙醇与1～40%盐酸的混合溶液；硅锭为P型硅锭，硅锭是单晶或多晶硅锭；金刚线切割硅锭后的硅废料提纯后的硅微粉的纯度≥95%，尺寸范围0.5～10μm，为单晶或多晶硅粉；

第二步：将第一步中硅微粉与镓掺杂剂混合进行球磨，然后将球磨后的产物进行真空干燥；

第三步：将第二步中干燥后产物放置于真空炉中，通入氢气和氮气的混合气体在600～1000℃下进行辅助扩散；

第四步：将第三步中扩散完成后的产物进行筛分收集，最终获得镓掺杂的纳米硅颗粒。

2.根据权利要求1所述的利用硅废料制备镓掺杂纳米硅颗粒的方法，其特征在于：所述盐酸占总镓掺杂剂质量分数的0.5～5%。

3.根据权利要求1所述的利用硅废料制备镓掺杂纳米硅颗粒的方法，其特征在于：所述第二步中硅微粉与镓掺杂剂的质量比例为5:1～1:2，球磨时间5～40h，球磨磨粒尺寸为0.5～15mm；真空干燥温度范围为80～120℃，时间8～15h。

4.根据权利要求1所述的利用硅废料制备镓掺杂纳米硅颗粒的方法，其特征在于：所述第三步中氢气和氮气的混合气体中，氢气的体积占比范围为5～20%，扩散时间1～60min。

5.根据权利要求1所述的利用硅废料制备镓掺杂纳米硅颗粒的方法，其特征在于：所述第四步中筛分采用超声辅助振动筛分的方式收集，筛网孔径范围为100～350目，筛分时间1～15min，超声辅助时间1～5min，超声频率20～150KHz。

6.根据权利要求1所述的利用硅废料制备镓掺杂纳米硅颗粒的方法，其特征在于：所述第四步中镓掺杂的硅纳米颗粒尺寸范围为50～500nm, 为单晶或多晶颗粒，硅纯度≥95%，硅颗粒中镓元素掺杂浓度范围为1×10¹⁸～1×10²¹ atoms/cm³。