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专利号: 202010006159X
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 铸造;粉末冶金
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.纳米导体或半导体材料尺寸可控的制备系统,其特征在于:包括依次连通的纳米材料制备装置、尺寸控制装置和收集装置,所述纳米材料制备装置由电源(1)、电极(2)、烧蚀反应容器(3)和惰性气源(4)组成,所述尺寸控制装置为用于对纳米导体或半导体材料进行热处理的管式炉(5),所述收集装置包括收集箱(6),所述惰性气源(4)连通所述烧蚀反应容器(3),所述烧蚀反应容器(3)连通所述管式炉(5),所述管式炉(5)连通所述收集箱(6),所述收集箱(6)的底部设有排气孔(7);所述烧蚀反应容器(3)内设有两个用于安装固定所述电极(2)的电极固定座(8),两个所述电极固定座(8)相对地设置在所述烧蚀反应容器(3)的内壁,两个所述电极固定座(8)分别与所述电源(1)的两极电连接;两端电极(2)为所需制备纳米导体或半导体材料的组成成分的块体材料;所述收集箱(6)的内部设有用于承接收集纳米导体或半导体材料的承接基底(9);

所述烧蚀反应容器(3)设有进气管路(10)和第一出气管路(11),所述烧蚀反应容器(3)通过所述进气管路(10)连通至所述惰性气源(4),所述烧蚀反应容器(3)通过所述第一出气管路(11)连通至所述管式炉(5),所述管式炉(5)设有第二出气管路(12),所述管式炉(5)通过所述第二出气管路(12)连通至所述收集装置,所述进气管路(10)、所述第一出气管路(11)和所述第二出气管路(12)均设有用于控制惰性气体流速快慢的单向阀门(13);

所述烧蚀反应容器(3)为密闭的长方体容器,两个所述电极固定座(8)上下相对地分别设置在所述烧蚀反应容器(3)的上下壁,所述进气管路(10)和所述第一出气管路(11)左右相对地分别设置在所述烧蚀反应容器(3)的左右壁,两个所述电极固定座(8)的安装轴线在同一竖直直线,所述进气管路(10)、所述第一出气管路(11)和所述第二出气管路(12)的安装轴线均设置在同一水平直线,所述电极固定座(8)的安装轴线与所述进气管路(10)的安装轴线相交于所述烧蚀反应容器(3)的中点;

所述收集装置还包括竖直设置的沉积管路(14),所述沉积管路(14)的上端与所述第二出气管路(12)的末端连通,所述沉积管路(14)的下端设置在所述承接基底(9)的正上方。

2.根据权利要求1所述的纳米导体或半导体材料尺寸可控的制备系统,其特征在于:所述管式炉(5)选用单温区管式炉或多温区管式炉中的任一种。

3.根据权利要求1所述的纳米导体或半导体材料尺寸可控的制备系统,其特征在于:所述烧蚀反应容器(3)设有用于安装所述电极固定座(8)的第一螺纹孔(15),所述电极固定座(8)包括固定圆台(16)、调节螺杆(17)和电极基座(18),所述固定圆台(16)设有用于与所述第一螺纹孔(15)配合的外螺纹(19),所述固定圆台(16)于其中轴处设有用于与所述调节螺杆(17)配合的第二螺纹孔(20),所述电极基座(18)固定连接在所述调节螺杆(17)的末端。

4.根据权利要求3所述的纳米导体或半导体材料尺寸可控的制备系统,其特征在于:所述电极基座(18)的底端设有与所述电源(1)电连接的导电片(21),所述电极基座(18)的侧壁设有多个用于夹持所述电极(2)的锁定螺杆(22)。

5.纳米导体或半导体材料尺寸可控的制备方法,其特征在于,采用权利要求1至4任意一项所述的纳米导体或半导体材料尺寸可控的制备系统制备,包括以下制备步骤:S1:将两个电极(2)分别安装固定在两个电极(2)固定座,将两个电极(2)调整在同一直线,两端电极(2)的反应端面的间距为0.1~3mm;

S2:打开惰性气源(4)并调节惰性气体的流速,向烧蚀反应容器(3)内平稳地通入惰性气体,持续3~5mins;

S3:预热管式炉(5),使管式炉(5)达到预设温度;

S4:接通电源(1),两端电极(2)发生高压火花烧蚀反应,产出纳米导体或半导体材料,同时,产出的纳米导体或半导体材料跟随惰性气流进入管式炉(5)内进行热处理;

S5:热处理后的纳米导体或半导体材料跟随惰性气流进入收集箱(6)内并沉积在承接基底(9)。

6.根据权利要求5所述的纳米导体或半导体材料尺寸可控的制备方法,其特征在于:所述管式炉(5)的温度在20℃~1500℃,所述管式炉(5)的内径为1~500mm,所述管式炉(5)的热处理温区长度为0.1~2 m。

7.根据权利要求5所述的纳米导体或半导体材料尺寸可控的制备方法,其特征在于:惰性气源(4)选用氮气、氩气和氦气中的任一种,惰性气体的流速为0.1~20L/min。