Лазерный синтез нанопорошков на основе селенида цинка для приготовления высокопрозрачной керамики

Аннотация: Сообщается о получении слабоагломерированных нанопорошков ZnSe, Cu : ZnSe и Fe :ZnSe путём испарения мишени соответствующего химического состава при помощи волоконного иттербиевого лазера, который генерировал периодические импульсы излучения с пиковой мощностью 600 Вт и длительностью 120 мкс. Наночастицы имеют форму многогранников и, реже, сфер со средним размером 18 нм. Производительность получения нанопорошка при средней мощности лазерного излучения 300 Вт составила ∼100 г/ч. Расчёты показали, что пористость исходной мишени, в нашем случае ∼30 %, приводит к рассеянию лазерного излучения и очень неоднородному его распределению внутри неё. В некоторых местах приповерхностного слоя мишени толщиной 10 – 15 мкм излучение случайным образом концентрируется, и его интенсивность, благодаря высокому коэффициенту преломления ZnSe (n ≈ 2.48), может превышать интенсивность падающего излучения в 10 – 245 раз. Это существенно облегчает оптическое разрушение и дальнейшее испарение мишени при небольшой пиковой интенсивности падающего излучения (∼0.43 МВт/см²). Фотосъёмка лазерного факела показала, что испарение мишени с помощью периодических импульсов лазерного излучения позволяет при определённых условиях существенно снизить разбрызгивание капель расплава. Для этого при пиковой интенсивности излучения 0.21 МВт/см² длительность импульсов не должна превышать 400 мкс, а при интенсивности 0.46 МВт/см² – 200 мкс.

Ключевые слова: селенид цинка, нанопорошок, наночастицы, газофазный метод получения наночастиц, волоконный иттербиевый лазер, лазерное испарение, лазерная абляция, оптическое разрушение прозрачных диэлектриков.