[發明專利]沉積結晶二氧化鈦納米顆粒和薄膜的方法

無效

• 申請號: 201310238285.8
• 申請日: 2008-01-31
• 公開（公告）號: CN103382546A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 胡振東;車勇;劉冰
• 申請（專利權）人: IMRA美國公司
• 主分類號: C23C14/24
• 分類號: C23C14/24;C23C14/28;C23C14/08;C30B23/04;C30B29/16;C03C17/245
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 王維綺

1.一種將結晶金屬氧化物的納米顆粒或納米復合材料薄膜沉積在基片上的方法，所述方法包括：

提供靶，所述靶由金屬或金屬氧化物材料構成；

提供基片，以便承載結晶金屬氧化物的沉積顆粒或薄膜；和

用超快激光脈沖燒蝕所述靶的區域，以形成朝向所述基片的顆粒羽流。

2.如權利要求1所述的方法，其中所述基片包括熱敏材料，并且所述燒蝕步驟在基片處產生的溫度足夠低，以便基本上避免熱引起的基片特性的改變，使得可以在熱敏材料上形成薄膜。

3.如權利要求2所述的方法，其中所述溫度大致是室溫。

4.如權利要求3所述的方法，其中所述結晶金屬氧化物的納米顆粒或納米復合材料薄膜包括：氧化鈦、氧化鎳、氧化鋅、氧化錫、氧化鈷、或氧化銅。

5.如權利要求4所述的方法，其中超快脈沖寬度在約10fs-100ps的范圍內，并且在所述靶表面處的超快脈沖的能流在約0.01J/cm2-2J/cm2的范圍內。

6.一種制造物，包括：基片，它包括熱敏材料，具有結晶金屬氧化物的納米顆粒或納米復合材料薄膜沉積在其上。

7.一種制造物，包括：基片，它包括熱敏材料，具有結晶金屬氧化物的納米顆粒或納米復合材料薄膜沉積在其上，其中所述制造物由權利要求1所述的方法制成。

8.如權利要求7所述的制造物，其中所述基片包括玻璃、塑料、紙、和聚合物薄膜中的至少一種。

9.一種用于將結晶金屬氧化物的納米顆粒或納米復合材料薄膜沉積在基片上的脈沖激光沉積系統，所述系統包括：

靶操縱器，定位由金屬或金屬氧化物材料構成的至少一個靶；

基片操縱器，定位至少一個基片，所述基片用于承載所述沉積的納米顆粒或薄膜；

超短激光源，用超快激光脈沖來燒蝕所述靶的區域，以形成朝向所述基片的顆粒羽流；和

光學系統，聚焦并傳送所述脈沖至所述至少一個靶。

10.一種沉積結晶TiO₂的納米顆粒或納米復合材料薄膜的方法，包括：

提供由含鈦材料構成的靶；

提供基片，以承載沉積的顆粒或薄膜；和

用超快激光脈沖燒蝕所述靶的區域，以形成朝向所述基片的顆粒羽流。

11.如權利要求10所述的方法，其中所述納米顆粒的尺寸小于1微米。

12.如權利要求10所述的方法，其中所述納米復合材料薄膜是結晶TiO₂的納米顆粒組合的薄膜。

13.如權利要求10所述的方法，其中所述納米復合材料薄膜由嵌有結晶TiO₂的納米顆粒的主體材料構成。

14.如權利要求10所述的方法，其中所述結晶TiO₂處于銳鈦礦相或金紅石相或板鈦礦相或任意兩個或所有三個相的混合。

15.如權利要求10所述的方法，其中所述靶包括元素鈦，并且所述燒蝕發生在氧化環境中，使得所述結晶TiO₂在所述燒蝕之后形成。

16.如權利要求10所述的方法，還包括以下步驟：

提供包含所述靶和所述基片的真空腔，并且其中所述燒蝕步驟包括用由超快脈沖激光產生的激光束輻照所述靶，所述激光束通過光學系統被處理并聚焦在靶上。

17.如權利要求10或16所述的方法，其中所述沉積在基片溫度低于300℃下進行。

18.如權利要求17所述的方法，其中所述沉積在室溫下進行。

19.如權利要求10或16所述的方法，其中所述基片是熱敏材料，它包括玻璃、紙、塑料和聚合物中的一種。

20.如權利要求10或16所述的方法，其中超快脈沖的脈沖寬度為10fs-100ps。

21.如權利要求10或16所述的方法，其中超快脈沖各自具有的脈沖能量為100nJ-10mJ。

22.如權利要求16所述的方法，其中超快脈沖激光的重復頻率為1kHz-100MHz。