[发明专利]飞秒激光微流道液相烧蚀制备半导体纳米晶的方法

摘要

本发明涉及利用飞秒激光微流道液相烧蚀制备半导体纳米晶的方法。是一种将飞秒激光液相烧蚀技术与微流体技术相结合的制备功能化纳米晶材料的方法：将飞秒激光聚焦到微流道中流动中的掺杂或本征半导体微米颗粒分散液形成的微流体上，在微流道内部形成烧蚀反应区域，当负载有目标靶材料微米颗粒的分散液经过烧蚀区域时，在微流道内的微小区域内发生烧蚀反应，形成单分散纳米晶，该纳米晶分散液立即流入下部收集装置，收集装置中采用纯溶剂作为分散液体，可获得纳米晶单分散液产物；收集装置中采用表面活性剂溶液作为分散液，可获得具有包覆层的纳米晶分散液。本发明工艺简单、制备参数可控、无副产物，是一种环境友好的绿色合成工艺。

主权项

1.一种飞秒激光微流道液相烧蚀制备半导体纳米晶的方法，其特征在于将飞秒脉冲激光聚焦于微流道内部的微流体中，微流体中负载的微米颗粒在流经飞秒脉冲激光的聚焦区域时发生烧蚀反应形成纳米晶，随后流入收集装置中，与其中的纯溶剂或表面活性剂溶液混合，获得纳米晶单分散液产物或具有包覆层的纳米晶分散液，包括以下具体工艺步骤：（1）靶材料微米颗粒分散液的制备将高纯靶材料块体先经过初步机械破碎成粒径小于3 mm的颗粒，取5 g破碎后的颗粒装入100 mL氧化锆球磨罐中，加入30 mL蒸馏水，进行高速湿磨，待样品冷却后，将湿磨后得到的靶材料微米颗粒悬浊液冲洗取出，并将悬浊液稀释,制备成靶材料微米颗粒分散液待用；（2）微流道系统搭建将步骤（1）制备的靶材料微米颗粒分散液装填到封口瓶中，采用软硅胶瓶塞封闭瓶口，将一聚乙烯材质软管穿透瓶塞，作为靶材料微米分散液流出封口瓶的管道，聚乙烯软管中间安装一个调整流量调节阀，聚乙烯软管下端连接到竖直固定的石英毛细管；石英毛细管下端与硬质玻璃管相连，硬质玻璃管下端管口穿过软硅胶塞进入收集装置，采用纯溶剂或含有表面活性剂的溶液作为收集装置中的分散液，硬质玻璃管下端管口浸没于该收集装置中的分散液液面以下，使用磁力搅拌器将产物分散液进行搅拌混合，并将氮气通入收集装置内的表面活性剂溶液中以除去溶液中的溶解氧；（3）飞秒激光微流道液相烧蚀飞秒脉冲激光经过传输光路，经竖直放置的柱面透镜聚焦后照射到石英毛细管内部形成烧蚀区域；调节流量调节阀，使靶材料微米颗粒分散液流经烧蚀区域，经飞秒脉冲激光烧蚀得到纳米晶产物，携带有纳米晶的液体立即注入到收集装置内的表面活性剂溶液中，对该混合后的液体使用磁力搅拌器高速搅拌；（4）通过选择步骤（3）的收集装置中分散液的成分，采用纯溶剂作为制备得到纳米晶单分散液，采用表面活性剂溶液作为分散液制备得到有表面活性剂包裹的、无包覆物或者无定型碳薄膜包覆的纳米晶体；选择掺杂晶体作为靶材料，可制备掺杂纳米晶材料，所得产品外观根据靶材料的不同而表现出特定颜色或无色的透明液体。