纳米材料是20世纪末期发展起来的新型材料，其以优异的特殊性能得到了广泛关注。纳米材料的制备是纳米科技中的重要领域。本文介绍了脉冲激光烧蚀法制备纳米材料的两个重要途径——脉冲激光沉积法和脉冲激光液相烧蚀法，包括这两种方法的原理、特点、应用领域以及国内外的研究进展，最后阐述了脉冲激光沉积法和脉冲激光液相烧蚀法在制备工艺和材料性能方面仍需面对的挑战以及未来的发展趋势。

采用XeCl准分子脉冲激光,在室温、真空环境下烧蚀银靶,通过改变激光能量密度和靶衬间距,在与靶面平行放置的Si(111)衬底上沉积了一系列纳米银晶薄膜。利用扫描电镜以及X射线衍射仪、选区电子衍射技术对薄膜进行表征,结果表明:薄膜由不同尺寸的银纳米晶粒组成;在固定激光能量密度的条件下,随着靶衬间距增加,薄膜的厚度和晶粒尺寸逐渐减小,晶粒间的聚合程度减弱,薄膜(111)晶面的XRD特征谱线强度减弱,(200)晶面的特征谱线强度增强;在固定靶衬间距的条件下,随着激光能量密度的增大,薄膜的厚度和晶粒尺寸逐渐增大,晶粒间的聚合程度增强,薄膜(111)晶面的特征谱线强度增强,(200)晶面的特征谱线强度略有减弱。结合晶粒成核和传输特性、烧蚀粒子迁移率,以及薄膜沿不同晶面生长所需表面能存在差异的情况,对实验结果进行了分析。

液相脉冲激光烧蚀法(PLAL)具有绿色环保、适用范围广及可制备复合材料等优点, 受到学术界的广泛关注, 但是较低的制备效率限制了它进一步发展。将微流控技术与液相脉冲激光烧蚀法相结合, 在硅基微流控芯片中实现了快速高效制备晶格型(400~800 nm)和球型(100~300 nm)硅纳米结构。通过扫描电子显微镜和光谱仪对其形貌结构及分布情况进行了测试表征, 获得了微流控流速、激光烧蚀功率与纳米粒子制备效率之间的关系。该方法将液相脉冲激光烧蚀法的最高制备效率提高了30%以上, 达到87.5 mg/min, 为将来液相脉冲激光烧蚀法工业化生产提供一种新的技术路线。

在室温、10Pa氩气环境氛围中, 引入垂直于烧蚀羽辉轴线的外加直流电场, 采用脉冲激光烧蚀技术制备了一系列纳米硅晶薄膜, 衬底分布于以烧蚀点为圆心的弧形支架上.扫描电子显微镜、喇曼散射谱和X射线衍射谱检测结果表明：晶粒平均尺寸随着电压的增加逐渐变大, 且靠近接地极板处的晶粒尺寸比与之对称角度处的略大;薄膜中晶粒面密度随着电压的增加先减小后增大而后再减小.

在室温和10 Pa氩气环境中，引入平行于靶面方向的直流电场，通过改变脉冲激光能量密度烧蚀单晶硅靶，在与羽辉轴线呈不同角度的衬底上沉积纳米硅晶薄膜。利用扫描电子显微镜和拉曼散射谱对沉积样品进行分析，结果表明：随着激光能量密度的增加，位于相同角度衬底上的晶粒尺寸和面密度逐渐变大；在同一激光能量密度下，零度角处衬底上的晶粒尺寸和面密度最大，且靠近接地极板处的值比与之对称角度处略大。通过朗缪尔探针对不同能量密度下烧蚀羽辉中硅离子密度变化的诊断、结合成核区内晶粒成核生长动力学过程，对晶粒分布特性进行了分析。

在10 Pa的Ar环境气体中，采用脉冲激光烧蚀技术，分别在半径为2.0，2.5，3.0，3.5和4.0 cm的半圆环不同角度处的衬底上制备了一系列含有纳米晶粒的Si晶薄膜。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和拉曼光谱仪对其表面形貌和微观结构进行分析表征。结果表明，纳米Si晶粒的平均尺寸和烧蚀粒子的阻尼系数均相对于羽辉轴向呈对称分布，并随着与羽辉轴向夹角的增大而减小；同时，随着衬底半径的增加，晶粒平均尺寸和阻尼系数均逐渐减小。

对波长355 nm，脉宽5 ns的激光脉冲烧蚀空气中光学玻璃产生的等离子体发射光谱进行了时间和空间分辨研究。结果表明，在等离子体羽膨胀初期（小于200 ns时间范围内），等离子体发射光谱主要由连续光谱构成。此后，连续光谱强度逐渐减弱，线状光谱开始占主导地位。实验表明，由于存在等离子体屏蔽效应，脉冲能量大于35 mJ后，光谱线强度开始减弱。由时间分辨发射光谱发现，在等离子体羽膨胀过程中等离子体辐射波长（以Si I 390.6 nm为例）存在红移现象，波长红移量随时间演化呈二次指数衰减。

利用调Q Nd3+∶YAG激光器三倍频355 nm激光脉冲烧蚀空气环境的硅样品， 观测不同脉冲激光能量下产生的等离子体在380～420 nm范围内的时间-空间分辨等离子体发射光谱， 观测到在等离子体羽膨胀初期存在N+发射光谱。 在局域热力学平衡近似条件下， 根据时间-空间分辨等离子体发射光谱计算得到等离子羽体电子温度和电子密度随时间延时存在二次指数衰减变化， 等离子体羽体电子温度和电子密度的空间分布近似呈Lorentz分布， 发现在确定激光脉冲能量下电子密度空间分布最大值偏离光谱强度最大空间位置并对产生原因进行分析， 探讨了等离子体羽参数与激光脉冲能量的关系。

提出一种控制脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒尺寸分布的新方法。在10 Pa的Ar环境中，采用脉冲激光烧蚀高阻抗单晶硅靶沉积制备了纳米Si晶薄膜。在羽辉正上方2.0 cm，距靶0.3～3.0 cm范围内的不同位置引入氩气流，在烧蚀点正下方2.0 cm处水平放置单晶Si（111）衬底来收集制备的纳米Si晶粒。利用扫描电子显微镜观察样品表面形貌，并对衬底不同位置上纳米Si晶粒进行统计。结果表明：在不引入气流时，晶粒的尺寸随靶衬间距的增加先增大后减小，晶粒尺寸峰值出现在距靶1.7 cm处；引入气流后，晶粒尺寸分布发生变化，在距靶1.7 cm引入气流时晶粒尺寸峰值最大，在距靶3.0 cm引入气流时晶粒尺寸峰值最小，且出现晶粒尺寸峰值的位置随着引入气流位置的增加而增大。