Способ получения полупроводниковых наночастиц



Способ получения полупроводниковых наночастиц
Способ получения полупроводниковых наночастиц

 


Владельцы патента RU 2517781:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) (RU)

Изобретение относится к области технологии изготовления наночастиц и может быть использовано при получении новых материалов для микро- и оптоэлектроники, светодиодных ламп, силовой электроники и других областей полупроводниковой техники. Техническим результатом данного изобретения является уменьшение технологических этапов и отсутствие специального оборудования. Технический результат достигается тем, что в способе получения полупроводниковых наночастиц полупроводниковый образец (кристалл халькогенида свинца - PbTe, PbS, PbSe) помещают в инертную жидкую фазу (например, глицерин), лазерное излучение фокусируют со стороны раствора на границе раздела образец-жидкость с диаметром пятна от 50 мкм до 100 мкм, варьируя мощность в диапазоне от 4 Вт до 10 Вт без образования оптического пробоя. 2 ил.

 

Изобретение относится к области технологии изготовления наночастиц и может быть использовано при получении новых материалов для микро- и оптоэлектроники, солнечных батарей, светодиодных ламп, силовой электроники и других областей полупроводниковой техники.

Известен способ синтеза наночастиц сложных оксидов металлов в сверхкритической воде (Патент №2438982, МПК C01G 1/02, В82В 1/00, C01D 15/00). Для получения наночастиц сложного оксида LiMeO2, где Me-Со, Ni, Zn, Cu, смешивают 0,1 М водный раствор нитрата лития LiNO3 и соли Me-Со, Ni, Zn, Cu со сверхкритической водой в реакторе проточного типа при температуре 370-390°С, давлении 220-230 атм. В качестве солей металлов используют такие соли как сульфат кобальта CoSO4, сульфат цинка ZnSO4, уксуснокислый никель Ni(СН3СОО)2, уксуснокислая медь Cu(CH3COO)2.

Недостатком данного изобретения является то, что необходимо поддерживать температуру от 370-390°С и создавать давление 220-230 атм. Для этого необходим специальный реактор, что является дорогостоящим оборудованием. К тому же сульфат кобальта CoSO4 может вызывать аллергическую реакцию и оказывать мутагенный эффект.

Известен способ получения наночастиц золота из железорудного сырья (Патент №2424339, МПК С22В 11/00, В82В 3/00, B22F 9/24). Способ получения наночастиц золота включает восстановление содержащихся в растворе прекурсоров золота с использованием в качестве восстановителя водного экстракта чайных листьев. Содержащий прекурсоры золота раствор получают из железорудного сырья путем ионной флотации железорудного сырья. Затем проводят растворение полученного концентрата в царской водке и флотоэкстракцию поверхностно-активными веществами ионов золота в экстракт. После флотоэкстракции осуществляют концентрирование.

Недостатком данного изобретения является то, что помимо ионизации железной руды необходимо растворение полученного концентрата в царской водке. Это приводит к необходимости утилизации продуктов реакции на специальном оборудовании, не нарушая экологию.

Известен способ получения углеродсодержащих наночастиц «углеродсодержащая наночастица и способ ее получения» (Патент №2424185, МПК С01В 31/06, В82В 1/00, В82В 3/00). Получение углеродосодержащих наночастиц заключается в том, что заряд взрывчатого вещества с отрицательным кислородным балансом, состоящий из смеси тринитротолуола и гексогена, обкладывают льдом, охлажденным ниже минус 25°С, в соотношении (4-6):1 к массе заряда взрывчатого вещества. Подрывают полученный заряд взрывчатого вещества. Полученную суспензию углеродсодержащих наночастиц подвергают химической очистке. Затем проводят дезагрегацию углеродсодержащих наночастиц в составе суспензии путем троекратного замораживания суспензии до температуры ниже температуры кипения жидкого азота. На обрабатываемую суспензию воздействуют ультразвуком с частотой 18-27 Гц в течение 5-18 минут. Получают углеродсодержащие наночастицы, которые состоят из углеродного кубического монокристаллического ядра, размеры которого не превышают 4 нм, и однослойной оболочки из углеродов толщиной от 0,190 до 0,200 нм.

Недостатком данного изобретения является то, что необходимо использовать взрывчатые вещества тринитротолуола и гексогена. Иметь специальное оборудование для взрыва, химической очистки и троекратного вымораживания суспензии.

Известен способ получения металлического порошка (Патент №2418890, МПК С25С 5/02 В82В 3/00). Частицы металла из электролита осаждают на подложку до окончания стадии формирования из некристаллических зародышей икосаэдрических микро- и наночастиц. Затем частицы подвергают отжигу в нейтральной среде при температуре 450-500°С с выдержкой в течение 25-60 минут. Нагрев до температуры отжига ведут со скоростью 5-15°С/мин. После отжига создают условия для разрушения частиц. Полученные микро- и наночастицы отделяют от подложки перед отжигом или после отжига.

Недостатком данного изобретения является то, что необходимо использовать электролит, а создание устойчивых электролитов для многих металлов является отдельной и временами достаточно сложной задачей, поэтому ограничивается класс осаждаемых материалов. Происходит химическая реакция восстановления металла из раствора, поэтому невозможно контролировать состав осажденного слоя, так как осаждаться может как чистый металл, так и его производные.

В качестве прототипа был выбран способ получения наночастиц халькогенидов металлов (Патент №2417863, МПК B22F 9/16). Способ получения стабилизированных халькогенорганическими лигандами наночастиц халькогенидов металлов состава Mek Y1(YR)m, где Me=Zn, Cd, Hg, Pb; Y=S, Se, Те; К=СН3, С2Н5, C4H9, НОСН2СН2; k=12-28, 1=8-24, m=4-8, из халькогена и солей металлов включает предварительную активацию халькогена щелочью в гидразингидрате, при этом активацию халькогена проводят при соотношении щелочь:халькоген 1:2-4 при температуре 60-70°С, а к полученному раствору полихалькогенида щелочного металла добавляют органический галогенид, приводящий к образованию органического полихалькогенида, причем последний отделяют от водно-гидразинового слоя и подвергают воздействию щелочи в гидразингидрате с последующим добавлением раствора соли металла.

Недостатком данного изобретения является то, что для получения халькогенидных наночастиц необходимо проводить активацию халькогена щелочью, с выдерживанием температурного режима, с дальнейшим добавлением галогенида и солей металлов. Предлагаемая схема состоит из большого количества технологических этапов, требующих специального оборудования и контроля над реакциями.

Техническим результатом данного изобретения является создание способа получения полупроводниковых наночастиц при воздействии лазерного излучения на полупроводниковые образцы (кристаллы халькогенида свинца - PbTe, PbS, PbSe), помещенные в инертную жидкую фазу. Такое решение приводит к уменьшению технологических этапов и не требуется специального оборудования.

Технический результат достигается тем, что в способе получения полупроводниковых наночастиц полупроводниковый образец (кристалл халькогенида свинца - PbTe, PbS, PbSe) помещают в инертную жидкую фазу (например глицерин), непрерывное лазерное излучение фокусируют со стороны раствора на границе раздела образец-жидкость с диаметром пятна от 50 мкм до 100 мкм, варьируя мощность в диапазоне от 4 Вт до 10 Вт без образования оптического пробоя.

Для получения полупроводниковых наночастиц полупроводниковый образец (кристалл халькогенида свинца - PbTe, PbS, PbSe) помещают в инертную (во избежание образования оксидов) жидкую фазу (например, глицерин), фокусируют непрерывное лазерное излучение (с длиной волны 1.06 мкм, что много больше ширины запрещенной зоны) со стороны раствора на границу раздела образец-жидкость с диаметром пятна 50 мкм, при этом мощность лазерного излучения варьируют в диапазоне 4 Вт без образования оптического пробоя. Получений коллоидный раствор состоит из наночастиц, средний размер которых составляет 8-9 нм, с узким распределением относительно среднего размера (см. фиг.2). Лазерным излучением производят либо локальное воздействие, либо сканирование поверхности образца от 2 до 5 раз.

Изобретение поясняется представленными фиг.1, 2: фиг.1 - схема воздействия; фиг.2 - диаграмма распределения частиц по размерам построена на лазерном анализаторе частиц Horiba LB-550, мощность лазерного излучения составляла 4 Вт.

Способ получения полупроводниковых наночастиц был осуществлен по схеме, показанной на фиг.1, в которую входит 1 - волоконный лазер, 2 - инертная жидкая фаза (например, глицерин), 3 - образец (халькогениды свинца).

Заявляемый способ основан на проведенных исследованиях физико-химических процессов формирования полупроводниковых наночастиц под действием лазерного излучения. В настоящем способе формирование полупроводниковых наночастиц проводится под действием лазерного излучения, когда полупроводниковый образец помещен в жидкую фазу.

Особенность способа заключается в том, что полупроводниковые наночастицы получают в жидкой фазе под воздействием лазерного излучения на полупроводниковую мишень. Такой подход позволяет отказаться от применения химических реакций разложения, а также специального оборудования для промывки полученных наночастиц.

Способ получения полупроводниковых наночастиц на основе халькогенидов металлов, отличающийся тем, что полупроводниковый образец (например, кристалл халькогенида свинца - PbTe, PbS, PbSe) помещают в инертную (во избежание образования оксидов) жидкую фазу (например, глицерин), лазерное излучение фокусируют со стороны раствора на границе раздела образец-жидкость с диаметром пятна от 50 мкм до 100 мкм, варьируя мощность в диапазоне от 4 Вт до 10 Вт без образования оптического пробоя.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу синтеза покрытий производных фуллеренов. Способ включает физическое распыление в вакууме мишени ионным пучком, перенос пара к ростовой поверхности подложек и наращивание покрытий заданного состава и определенной структуры.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Технический результат - расширение функциональных возможностей одновременного определения электропроводности и толщины полупроводниковых пластин и электропроводности и толщины тонких полупроводниковых эпитаксиальных слоев в структурах «полупроводниковый слой - полупроводниковая подложка».
Изобретение относится к области катализа. Описан способ получения наноструктурного катализатора демеркаптанизации нефти и газоконденсата на основе производных фталоцианина кобальта и его хлорзамещенных продуктов, в котором полученные путем размола исходных фталоцианинов в шаровой мельнице при 100-120°C в присутствии спиртов общей формулы R-(OCH2- CH2)n-OH, где при n=1 R=С6H5, C4H9; при n=2 R=Н, C2H5, наночастицы фталоцианина кобальта и его хлорзамещенных производных обрабатывают концентрированными водными растворами алканоламмониевых солей дисульфокислот фталоцианина кобальта и его хлорзамещенных производных с последующей стабилизацией катализатора линейными полиэфирами (полиэтиленгликолями).
Изобретение относится к магнитоуправляемому сорбенту для удаления эндо- и экзотоксинов из организма человека, приготовленному из наночастиц магнетита Fe3O4. Поверхность магнетита модифицирована соединением, образующим прочную связь с частицей-носителем за счет поверхностно-активных групп, придающих свойства селективности и выполненных в виде оболочки из нормальных углеводородных цепей C12H25, присоединенных к ядру посредством сульфидной связи Fe-S, причем в качестве упомянутого соединения, обеспечивающего связывание железа с углеродной цепочкой, выбран додецилмеркаптан.

Группа изобретений относится к области медицины и может быть использована для профилактики гнойно-септических осложнений в акушерстве. Формованный сорбент содержит нанодисперсный мезопористый углеродный материал в виде цилиндров диаметром 8-13 мм, длиной 50-80 мм, толщиной наружной стенки 2,2-3,0 мм, с одним внутренним каналом круглого сечения или шестью каналами треугольного сечения с толщиной перегородок между каналами 1,1-1,2 мм.

Изобретение относится к технологиям повышения износостойких, прочностных и антифрикционных свойств металлорежущего инструмента, внешних поверхностей обшивки авиационных и космических летательных аппаратов, оптических приборов и нанотехнологиям.

Изобретение относится к химической промышленности. Углерод-металлический материал в виде смеси углеродных волокон и капсулированных в неструктурированном углероде частиц никеля диаметром от 10 до 150 нанометров получают каталитическим пиролизом этанола при атмосферном давлении.

Изобретение относится к химической и электротехнической промышленности и может быть использовано для модификации резин и каучуков, при производстве высокоемких конденсаторов и композитных материалов.

Изобретение может быть использовано при получении композиционных материалов. Исходные углеродные наноматериалы, например нанотрубки, нанонити или нановолокна, обрабатывают в смеси азотной и соляной кислоты при температуре 50-100°С не менее 20 мин, промывают водой и сушат.

Изобретение относится к получению углеродных наноструктур и позволяет получить углеродные частицы в виде порошка, что значительно расширяет их применение, упростить способ и устройство получения углеродных наноструктур, а также повысить коэффициент полезного действия.

Изобретение относится к области теплообмена, в частности к теплообменным поверхностям, интенсифицирующим теплоотдачу при пленочном и переходном режимах кипения жидкостей. Оно может быть использовано при захолаживании и эксплуатации теплообменных устройств, используемых в криогенной технике, криомедицине, ракетной технике при транспортировке ожиженных газов, элементах высокотемпературных сверхпроводящих устройств. Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что с помощью покрытия поверхности лунок наночастицами создаются холодные пятна на поверхности, что приводит к более раннему прекращению пленочного кипения и возникновению переходного режима кипения и интенсификации теплообмена. Техническим результатом является интенсификация теплоотдачи при пленочном и переходном режимах кипения жидкостей и уменьшение времени охлаждения изделий. 1 ил.

Изобретение относится к листовому стеклу, используемому в строительной индустрии, для считывающих устройств, для солнечных батарей. Техническим результатом изобретения является создание для листового стекла покрытия, обладающего повышенными показателями микротвердости и стойкости к царапанию без существенной потери прозрачности в видимой области спектра. Способ получения покрытия включает золь-гель процесс тетраалкоксида кремния, нанесение золя на стекло, нагревание образца с покрытием в атмосфере воздуха. В золь дополнительно вводят суспензию порошка наноалмаза в водном растворе ПАВ с концентрацией 0,04-0,06 моль/л, при этом количество наноалмаза по отношению ко всей смеси составляет 0,3-0,5%, смесь подвергают механическому перемешиванию в течение 5-10 мин, далее УЗ-воздействию при частоте 18-20 кГц в течение 20-30 мин, после чего в подготовленную смесь погружают флоат-стекло, которое затем извлекают со скоростью 5-7 см/мин и далее подвергают сушке и термообработке при 450-470°C в течение 20-30 мин с дальнейшим охлаждением. В качестве ПАВ используют катионактивные вещества, в частности четвертичные аммонийные соли типа цетилтриметиламмонийбромид, или октадециламмонийхлорид, или триметилгексадециламмонийхлорид. Способ обеспечивает стойкость стекла к царапанию, повышение микротвердости более чем на 200% и светопропускание на уровне 80-85%. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для получения бетонных строительных изделий. Технический результат - снижение плотности заполнителя и изделия, снижение теплопроводности при сохранении прочности. Гранулированный наноструктурирующий заполнитель на основе высококремнеземистых компонентов для бетонной смеси, состоящий из кремнеземсодержащего сырья в виде гранул размером 0,5-10 мм, имеющих ядро, скрепленное водным раствором щелочесодержащего связующего, и защитную оболочку, где ядро состоит из высококремнеземистой породы, измельченной до прохождения на сите с ячейкой 0,315 мм или вспученного перлитового песка с размером частиц до 0,16 мм, в качестве связующего используется водный раствор гидроксида щелочного металла и силиката натрия, взятые в соотношении 0,6-0,99:0,01-0,4 по массе, в количестве 5-30% от смеси, а защитная оболочка на поверхности ядра сформирована его окатыванием сухим портландцементом с последующим твердением до прочности не менее 0,12 МПа. Бетонная смесь для изготовления строительного изделия по одному варианту содержит, мас.%: портландцемент 15-25, песок 50-65, вода 10-13, указанный выше заполнитель 2-20, по другому варианту содержит, мас.%: портландцемент 20-35, вода 10-15, указанный выше заполнитель 50-70. Бетонное строительное изделие, изготовленное из указанной выше смеси по одному или другому варианту.4 н. п. ф-лы, 2 табл., 1пр.

Группа изобретений относится к области сцинтилляционной техники, к эффективным быстродействующим сцинтилляционным детекторам, предназначенным для регистрации гамма-излучения, в приборах для быстрой диагностики в медицине, промышленности, космической технике, научных исследованиях и высоких технологиях. Кристаллический сцинтилляционный материал на основе фторида бария имеет структуру керамики в виде системы зерен со слоистой структурой, содержащей дислокации, с толщиной слоев менее 100 нм, в котором слои зерен по всему объему насыщены дефектами, образованными дислокациями линейного характера. Способ получения этого материала включает горячее прессование высокочистого исходного порошкообразного BaF с содержанием катионных примесей 1 ппм. Горячее прессование производят в условиях безградиентного поля температур с помощью нагревателя большей высоты по сравнению с высотой образца и с обеспечением равномерного поля механических напряжений по плоскости прессования, после чего проводят отжиг полученных керамических пластин в активной фторирующей газовой среде при температуре, не превышающей Тпл BaF2. Технический результат - получение керамического материала с высоким коэффициентом пропускания, не менее 0,8 в диапазоне спектра 0,22-9 мкм, увеличенной интенсивностью быстрого компонента и с временем высвечивания τ1=0,8 нс с максимумом на длине волны 220 нм. 2 н.п. ф-лы, 3 прим., 1 ил.

Изобретение относится к нанотехнологиям. Способ включает эксфолиацию заготовок из слоистых кристаллических материалов, закрепленных с одной стороны на опоре из глипталя, с использованием клейкой ленты, глипталь по окончании эксфолиации растворяют в ацетоне, где образуется взвесь кристаллических пластин (слоев) халькогенидов металлов, которые выделяют из взвеси путем осаждения их на подложку. Изобретение позволяет получать слои наноразмерной толщины из слоистых кристаллов с возможностью последующего осаждения на различные подложки. 3 ил., 2 пр.
Способ получения органомодифицированного монтмориллонита с повышенной термической стабильностью включает получение немодифицированного очищенного бентонита на основе монтмориллонита путем первичной подготовки исходного сырья, включающей просев полученного с карьера бентонитового порошка, состоящего преимущественно из монтмориллонита, от крупных механических включений, диспергирование бентонитового порошка в водной среде в высокоскоростной коллоидной мельницы, его дополнительную химическую обработку в емкостях с верхнеприводными смесителями, обработку в системе гидроциклонных установок и вибросит, обработку в высокоскоростной центрифуге барабанного типа, обработку в смесителе Z-образного типа, снабженного модулем вакуумирования, сушку и помол готовой продукции - немодифицированного очищенного бентонита на основе монтмориллонита. Процесс органомодифиции заключается в дополнительной химической обработке немодифицированного очищенного бентонита на основе монтмориллонита в емкостях с верхнеприводными смесителями, последующей обработке в высокоскоростной центрифуге барабанного типа, промешивании и введении добавок выбранных из ряда нескольких сочетаний, например, олигомер на основе резорцинола дифосфата; четвертичная аммониевая соль [R1N+(CH3)3]Cl-, где R1 - жирный алифатический радикал с количеством атомов углерода преимущественно 16-18 и олигомер на основе резорцинола дифосфата; четвертичная аммониевая соль [R1N+(CH3)3Cl-, где R1 - жирный алифатический радикал с количеством атомов углерода преимущественно 16-18, четвертичная аммониевая соль [R1R2N+(CH3)2]Cl-, где R1 и R2 - жирные алифатические радикалы с количеством атомов углерода преимущественно 14-16 и олигомер на основе резорцинола дифосфата и др. Технический результат изобретения - повышение термической стабильности органомодифицированного монтмориллонита. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для получения биосовместимых защитных покрытий металлических частей протезов, инертных в отношении биологических объектов, а также в радиоэлектронике и физике полупроводников. Способ электроосаждения пленки углерода фуллероидного типа на изделие из токопроводящего материала включает электроосаждение углерода, при этом электроосаждение углерода проводят на аноде из раствора полигидроксилированного фуллерена с концентрацией 0,100-0,120 г/л в ацетоне или этиловом спирте воздействием постоянного тока плотностью 1,0-2,0 мА/дм2 с разностью потенциалов электродов 6,0-8,0 V при температуре 20-30 °С и длительности электроосаждения 30-60 мин с получением на изделии упомянутой пленки, затем изделие промывают, сушат и нагревают в бескислородной атмосфере при температуре 300±30 °С. Полученная пленка представляет собой плотное, однородное по структуре, качественное защитное биосовместимое покрытие, нерастворимое в органических растворителях и устойчивое к действию разбавленных растворов кислот и щелочей. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр.

Изобретение относится к медицине и ветеринарии, а именно к медицинским и ветеринарным препаратам, предназначенным для профилактики и лечения кишечных инфекций различной этиологии у человека и животных. В комплексном препарате, содержащем носитель, представляющем собой энтеросорбент, энтеросорбент модифицирован путем иммобилизации на его поверхности высокодисперсного серебра - наносеребра - в концентрации 0,01 - 1,0 мас.% Энтеросорбент представляет собой либо активированный уголь, каолин, бентонит, либо энтеродез, либо микрокристаллическую целлюлозу, а в качестве модифицирующего серебросодержащего раствора - источника наносеребра - используют водный раствор кластерного серебра. Технический эффект заявляемого изобретения заключается в повышении специфической антимикробной активности. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области медицины, в частности к фармакологии и фармацевтике, и касается анксиолитика, представляющего собой аминокислоту глицин, иммобилизованную на частицах детонационного наноалмаза размером 2-10 нм, и способа его получения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил, 6 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области медицины, в частности к фармакологии и фармацевтике, и касается антидепрессанта, представляющего собой аминокислоту глицин, иммобилизованную на частицах детонационного наноалмаза размером 2-10 нм, и способа его получения. Антидепрессант обладает повышенной эффективностью. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил., 7 табл., 2 пр.
Наверх