[發(fā)明專利]一種基于光纖內(nèi)流體不穩(wěn)定性制備半導(dǎo)體微球顆粒的方法

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• 申請日: 2019-05-23
• 公開（公告）號: CN110228790A
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周時鳳;杜明輝;戴毅
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;C01B19/02;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于光纖內(nèi)流體不穩(wěn)定性制備半導(dǎo)體微球顆粒的方法；1)將光纖包層材料制備成預(yù)制棒；所述預(yù)制棒設(shè)置有圓柱空腔，圓柱空腔與預(yù)制棒同軸；2)將半導(dǎo)體纖芯材料置入預(yù)制棒的圓柱空腔中，真空熱處理，獲得初級預(yù)制棒；3)將初級預(yù)制棒拉制成光纖，然后進一步在一定溫度下熱處理一定時間，利用流體不穩(wěn)定性使半導(dǎo)體纖芯材料在包層材料中縮成球形；4)將光纖包層材料溶解，即可得到半導(dǎo)體微球顆粒。本發(fā)明的方法簡單，易于實現(xiàn)，能成功制備得到各種半導(dǎo)體微球顆粒，微球的直徑從微米到納米可控，且通過拉制光纖可以實現(xiàn)批量制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光纖內(nèi)流體不穩(wěn)定性制備半導(dǎo)體微球顆粒的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體微球材料在集成電路、光子學(xué)、光學(xué)非線性、光電探測、化學(xué)傳感和太陽能電池等領(lǐng)域具有十分廣泛的應(yīng)用。目前，半導(dǎo)體微球的合成方法以化學(xué)合成法為主，這種方法有其自身的局限性，即無法獲得尺寸單一，有序的，跨越微米到納米尺度的微球。基于此，本發(fā)明提供了一種新的基于光纖內(nèi)流體不穩(wěn)定性制備半導(dǎo)體微球顆粒的方法，能夠得到尺寸均勻，有序的，直徑從微米到納米尺度可控的微球，這對于半導(dǎo)體材料的發(fā)展與應(yīng)用具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種基于光纖內(nèi)流體不穩(wěn)定性制備半導(dǎo)體微球顆粒的方法。本發(fā)明的工藝簡單，所制備的半導(dǎo)體微球均勻性好，分散性好，且尺寸從微米到納米尺度可控。通過拉制光纖可制備大量半導(dǎo)體微球，容易實現(xiàn)量產(chǎn)。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于光纖內(nèi)流體不穩(wěn)定性制備半導(dǎo)體微球顆粒的方法，其包括如下步驟：

步驟一：取一根有機物棒或玻璃棒作為光纖包層材料，將光纖包層材料制備成預(yù)制棒；所述預(yù)制棒設(shè)置有圓柱空腔，圓柱空腔與預(yù)制棒同軸；所述圓柱空腔的深度小于或等于預(yù)制棒的長度；

步驟二：將纖芯半導(dǎo)體材料置入預(yù)制棒的圓柱空腔中，真空熱處理，獲得初級預(yù)制棒；所述真空熱處理的溫度為150～230℃、時間為10～200min；

步驟三：將預(yù)制棒拉制成光纖，獲得半導(dǎo)體復(fù)合光纖；

步驟四：將步驟三得到的半導(dǎo)體復(fù)合光纖在一定溫度下熱處理2-5分鐘，利用流體不穩(wěn)定性使半導(dǎo)體纖芯在包層材料中縮成球形；

步驟五：將步驟四中熱處理后的光纖包層材料溶解，即可得到半導(dǎo)體微球顆粒。

上述步驟一所述預(yù)制棒直徑為30mm，長度10cm；所述的預(yù)制棒中加工有與預(yù)制棒同軸的直徑8mm，深度8cm的圓柱空腔。

上述步驟一中所述有機物棒為PES(聚醚砜樹脂)，PEI(聚醚酰亞胺)，PC(聚碳酸酯)，PSU(聚砜樹脂)或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等有機物

上述步驟(1)中所述玻璃棒為玻璃材料，如K9玻璃、磷酸鹽玻璃等。

上述步驟二中所述纖芯半導(dǎo)體材料為半導(dǎo)體硒(Se)、碲(Te)、硒化砷(As₂Se₃)、硫化砷(As₂S₃)等單質(zhì)或復(fù)合物。纖芯半導(dǎo)體材料可以為棒狀或粉末狀或顆粒狀或塊狀等。

上述步驟三中所述將預(yù)制棒拉制成光纖的溫度為240～900℃。

上述步驟三中所述光纖的直徑為150μm～2mm。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果：