在室温、10 Pa氦气氛围中，采用脉冲激光沉积（PLD）技术，通过在烧蚀羽辉正上方距靶面不同位置垂直引入一束氦气流，在烧蚀点正下方与烧蚀羽辉轴线平行放置的衬底上沉积了一系列纳米Si晶薄膜。扫描电子显微镜（SEM）、拉曼（Raman）散射光谱和X射线衍射（XRD）谱检测结果均表明，纳米Si晶粒在距靶一定的范围内形成，其尺寸随与靶面距离的增加先增大后减小。在分析衬底上的晶粒尺寸及其位置分布的基础上，结合流体力学模型、成核分区模型、热动力学方程以及晶粒形成后的类平抛运动，计算得出了纳米Si晶粒的成核区宽度为56.2 mm。

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。

采用脉冲激光烧蚀装置，在10 Pa的氩气环境下，在1～6 cm范围内调整衬底与靶的距离沉积制备了纳米Si薄膜。X射线衍射(XRD)谱和Raman谱测量均证实，纳米Si晶粒已经形成; 利用扫描电子显微镜(SEM)观测了所形成的纳米Si薄膜的表面形貌。结果表明，随着靶衬间距的增加，所形成的纳米Si晶粒的平均尺寸减小(尺寸均匀性变差)，在3 cm时达到最小值(尺寸分布最均匀)，而后开始增大(尺寸均匀性变差)。利用蒙特-卡罗(Monte Carlo)方法，对不同靶衬间距下烧蚀产物的输运动力学过程进行了数值模拟，得到与实验结果相同的结论。

提出了一种将激光烧蚀制备的纳米Si晶粒按尺寸大小进行分离的新方法。在10 Pa高纯环境气体Ar下,采用波长为308 nm的XeCl准分子激光器,固定激光单脉冲能量密度为3 J/cm2,激光烧蚀电阻率为3000 Ω·cm的高纯单晶Si靶,在等离子羽轴线正下方2.0 cm处平行放置一系列单晶Si或玻璃衬底来收集纳米Si晶粒。拉曼(Raman)谱测量结果显示,在距靶平行距离为0.5～2.8 cm范围内,所制备的薄膜中均有纳米Si晶粒形成。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的表面形貌,对图中的纳米Si晶粒统计分析表明,随着离靶平行距离的增大,所形成的纳米Si晶粒的平均尺寸逐渐减小。从烧蚀动力学角度对实验结果进行了定性解释,因为不同尺寸的纳米Si晶粒获得了不同的水平速度,所以在重力作用下实现了尺寸的自然分离。

在气压为10 Pa的惰性气体Ar环境下,采用XeCl准分子激光器(波长308 nm),调整激光单脉冲能量密度为4 J/cm2,激光烧蚀电阻率为3000 Ω·cm的高纯单晶Si靶,在玻璃或Si衬底上沉积制备了纳米Si晶薄膜。实验中靶和衬底间距离保持为3 cm,对衬底既没有加温也没有冷却。拉曼(Raman)谱测量结果表明,所制备的薄膜中已有纳米Si晶粒形成。保持脉冲总数不变,分别取激光脉冲频率为1 Hz,3 Hz,10 Hz和20 Hz,相应沉积时间约为10 min,3.3 min,1 min和0.5 min,采用扫描电子显微镜(SEM)观察所得样品的表面形貌,不同脉冲频率下的结果比较显示,脉冲频率越大,制备的纳米Si晶薄膜的平均晶粒尺寸就越小,晶粒尺寸分布也越均匀。沉积动力学过程的非线性是导致实验出现该结果的原因。