热阴极辉光放电对金刚石膜沉积的影响

研究了在热阴极辉光放电等离子体化学气相沉积金刚石膜过程中，热阴极辉光放电特性与金刚石膜沉积工艺的关系．结果表明，适当的阴极温度是保证大电流、高气压辉光放电的必要条件．阴极的温度影响辉光放电阴极位降区的放电性质．金刚石膜的沉积速率随着气体压力(16～20kPa)的升高而上升，在18.6kPa左右出现最高值，而阳极位降区电场强度的降低使膜品质下降．放电电流(8～12A)对沉积速率的影响与气体压力的影响具有相似的规律．     

等离子体刻蚀提纯冶金硅研究

通过自行设计的冷等离子体粉粒纯化系统,将硅粉撒进辉光放电区,以Ar气为反应气体,利用鞘层区域辉光放电的冷等离子体对硅粉料的作用,进行一系列的处理后,硅粉表面形貌平整度明显提高,纯度从98.75 9,6提高到99.56%.在此基础上,设计射频感应放电等离子体的振动倾斜反应室,经实验,将硅粉纯度提高到99.96 9,6,接近太阳级硅的要求,也为该研究未来的发展提供了新的思路和理论参考.     

SiH4射频放电功率耗散机制的光发射研究

采用ＯＭＡ－４０００测量了ＳｉＨ４射频辉光放电等离子体的光发射谱,研究了其谱线强度随放电射频功率和反应气体流量间的变化关系。发现在放电射频功率增加和反应气体流量升高的过程中,其等离子体状态分析发生性质不同的转变,这种转变联系到射叔功率耗散机制的变化。当反应气体流量增加时,电子获得能量的机制由阴极暗区加速转变为等离子体内电场的加热效应,而在放电功能升高的过程中,离子轰击阴极产生二次电子发射效应导致了     

辉光放电清洗效果的质谱分析

在辉光放电清洗的实验研究中, 应用质谱技术进行了出气分析,应用其结果对射频辉光放电清洗的效果进行评估.实验结果表明,质谱技术能准确地分析表面吸附气体的分压强,氦离子的轰击可去除以及置换出样品中的气体,氮气、氧气和油蒸气在辉光放电清洗后的出气量下降,有利于超高真空的获得和维持.     

第二十二讲 化学气相沉积（CVD）技术

<正>（接2023年第1期88页）2.1 PECVD技术原理与特征等离子激发的化学气相沉积借助于真空环境下气体辉光放电产生的低温等离子体,增强了反应物质的化学活性,促进了气体间的化学反应,从而在低温下也能在基片上形成新的固体膜。图1是PECVD装置示意图。将工件置于低气压辉光放电的阴极上,然后通入适当气体,     

贫铀表面Ar气脉冲辉光放电清洗

贫铀极易氧化,为了提高其表面薄膜的结合性能,薄膜沉积前铀表面的辉光放电清洗是极为重要的。利用计算机模拟对Ar气脉冲辉光放电等离子体特性进行了研究,采用俄歇电子能谱仪(AES)对辉光放电清洗后铀表面化学元素进行了分析,同时对铀表面铝薄膜界面元素分布进行了深度剖析。结果表明:氩分压和脉冲电压是影响辉光放电等离子体特性的关键因素;脉冲电压和氩分压越高,辉光放电等离子体中Ar+密度越大;脉冲电压辉光放电清洗效果优于直流电压;在2.0Pa氩分压、-900V脉冲电压下,等离子体Ar+密度高达1.29×1014/m3,采用该参数对铀表面进行清洗可以获得洁净的表面,并有利于薄膜原子向铀基体内部迁移,促使膜基界面"伪扩散层"的增宽,从而增强铀表面薄膜的结合性能。     

溅射沉积氢化非晶硅中辉光放电等离子体的Langmuir探针诊断

为揭示磁控溅射辉光放电等离子体参量对Si薄膜沉积过程的本质影响,采用Langmuir探针于不同的靶电流、靶基距和氢分压条件下对直流辉光放电等离子体进行了诊断,分析了直流辉光放电等离子体参量(离子密度、离子流通量、等离子体电势、电子密度、电子温度)的变化规律,并以此为依据探讨了其对Si靶溅射过程和溅射Si粒子输运过程的影...     

He-Ar潘宁过程对表面波等离子体柱功率的影响

由单极驱动的表面波等离子体(Surface-wave-sustained plasma,SWP)是近年发展起来的一种低气压、高密度等离子体,这种技术非常适用于等离子体天线等领域.本文介绍了一种简易实用的SWP源,研究了He-Ar组成的潘宁气体对于表面波等离子体柱的放电起始功率及维持功率的影响.测试了不同潘宁气体配比时的等离子体密度和等离子体温度.研究结果表明,应用合适配比的潘宁气体对于等离子体特性有很大影响,它可以有效地降低放电起始功率和放电维持功率,提高等离子体密度,等离子体温度略降低.     

HL-2A装置直流辉光自动调节控制系统

直流辉光放电清洗的主要作用是去除HL-2A装置内的低Z杂质C、O,以及放电期间所产生的残余气体和杂质。介绍了直流辉光放电自动调节控制系统。在辉光放电过程中,实现了真空室工作气体气压和放电电压的自动调节和信号采集。本文描述了系统的设计原理,控制方案和系统实现后的具体应用效果。直流辉光放电系统的性能得到了提高,放电电流稳定性得到了显著提高,放电电压的控制精度改善为1%FS,系统从启动到稳定运行状态的时间小于40 s,HL-2A装置的清洗效率也明显获得改善。     

HL-2A装置直流辉光自动调节控制系统北大核心CSCD

直流辉光放电清洗的主要作用是去除HL-2A装置内的低Z杂质C、O,以及放电期间所产生的残余气体和杂质。介绍了直流辉光放电自动调节控制系统。在辉光放电过程中,实现了真空室工作气体气压和放电电压的自动调节和信号采集。本文描述了系统的设计原理,控制方案和系统实现后的具体应用效果。直流辉光放电系统的性能得到了提高,放电电流稳定性得到了显著提高,放电电压的控制精度改善为1%FS,系统从启动到稳定运行状态的时间小于40 s,HL-2A装置的清洗效率也明显获得改善。     

用于大尺寸衍射光栅的光刻胶残余物的灰化系统研制

在制作大尺寸厚基底衍射光学元件时,经常需要清除残余底胶,为此我们研制了大尺寸衍射光栅灰化装置.该装置可以在450mm×450mm(φ650mm)范围内产生均匀性良好的等离子体,通过气体辉光放电来达到去残胶的目的,辉光放电速率可通过调节工作气体的浓度来控制.已用该装置灰化处理了200 mm×400mm×50mm的脉宽压缩光栅.     

辉光放电离子渗金属的等离子体发射光谱诊断

利用发射光谱法对离子渗金属中辉光等离子体的电子温度进行了诊断。实验以氮气为工作气体，通过对放电时氮离子两条特征谱线强度的相对标定，测量了电子温度随放电气压40Pa～80Pa和电压500V～1000～的变化。并探讨了电子温度随气压和电压变化的原因。结果表明，该放电为典型的反常辉光等离子体放电，电子温度在1eV～15eV之间变化，且随工作气压和电压的的升高迅速增大，这与实际观测的放电效果相符合，实验结果表明，发射光谱法是测量离子渗金属中等离子体参数的一种有效手段。     

直流辉光和磁控增强放电等离子体的空间分辨发射光谱技术

光学发射光谱(OES)方法是等离子体诊断的有力工具之一,可以定量地给出等离子体的多种重要参数,如等离子体中的物种成分、粒子能态分布、激发温度、粒子相对密度等.本文介绍了一种用于电子回旋共振(ECR)微波等离子体磁控溅射靶附近的增强放电和直流辉光放电等离子体空间分辨诊断的发射光谱装置.其特点是光学收集系统的位置可以水平精细移动,因而可以对放电区域进行空间分辨发射光谱测量.作者利用这套装置对氩气的ECR微波等离子体和直流辉光放电等离子体进行诊断.在ECR微波等离子体的下游区内氩离子谱线的发射强度很弱,主要是高激发态原子的辐射.在磁共振增强放电区,离子谱线强度有所增加但仍比原子谱线弱,类似于直流辉光放电正柱区的光发射特性.     

应用于燃料重整制氢的低温等离子体技术

低温等离子体具有能量效率高、装置体积小、室温环境下工作和对电源要求不高等特点,适用于在多变环境下的小规模现场制氢。分析了通过放电产生低温等离子体的物理特征,讨论了提供化学反应能量的高能电子与低温气体中重粒子的相互作用。对各种放电如电晕放电、滑动弧放电、介质阻挡放电、射频放电、微波放电及辉光放电等装置结构进行了介绍,重点阐述产生和维持放电条件、电子能量的影响因素和调节方法。以气态下和液态下产生等离子体进行制氢的实验装置为例,综述了以甲醇、乙醇、重石脑油、甲烷水合物、二甲基醚等液体原料为介质的放电等离子体的产生及特点,主要包括反应器结构、电极结构、转换效率及产氢率等。目前限制低温等离子体制氢技术应用的主要问题是装置结构复杂和制氢效率低等问题。     

应用于燃料重整制氢的低温等离子体技术北大核心CSCD

低温等离子体具有能量效率高、装置体积小、室温环境下工作和对电源要求不高等特点,适用于在多变环境下的小规模现场制氢。分析了通过放电产生低温等离子体的物理特征,讨论了提供化学反应能量的高能电子与低温气体中重粒子的相互作用。对各种放电如电晕放电、滑动弧放电、介质阻挡放电、射频放电、微波放电及辉光放电等装置结构进行了介绍,重点阐述产生和维持放电条件、电子能量的影响因素和调节方法。以气态下和液态下产生等离子体进行制氢的实验装置为例,综述了以甲醇、乙醇、重石脑油、甲烷水合物、二甲基醚等液体原料为介质的放电等离子体的产生及特点,主要包括反应器结构、电极结构、转换效率及产氢率等。目前限制低温等离子体制氢技术应用的主要问题是装置结构复杂和制氢效率低等问题。     

利用准光腔对辉光放电等离子体诊断分析

利用建立的准光腔谐振系统对辉光放电空气等离子体中电子密度参数进行了诊断分析。通过测试加载等离子体前后准光腔谐振系统的谐振参数,计算得到被测等离子体的等效复介电常数及电子密度。实验结果表明:采用准光腔诊断辉光放电空气等离子体,测试结果重复性好;当工作气压在30~35 Pa,放电电流在2~8 A时,等离子体密度范围在10~(16)m~(-3)量级,且在相同气压下,电子密度随放电功率增加而增加;与采用标准Langmuir探针的诊断结果相比较,二者差别不大。证明了采用准光腔谐振系统诊断辉光放电等离子体的可靠性与准确性。     

大气压射频均匀辉光放电的条件

大气压放电应用在很多领域时,其放电的均匀性显得十分重要。本文通过实验得出影响大气压射频放电的均匀性的条件。实验中研究的影响因素有介质阻挡、放电电压、放电气体组成以及放电间隙。实验采用单反照相机以及ICCD照相机对放电进行拍照,观察不同参数放电下的放电模式。通过放电现象发现对维持大面积均匀辉光放电影响最大的因素是采用介质阻挡和放电气体的组成,影响较小的是放电电压。放电间隙在可维持放电的间隙范围内对放电模式影响很小。实验得出,改变这些条件会使均匀辉光放电中出现放电丝,或完全转变为丝状放电甚至熄灭。     

等离子体化学气相沉积参量对Ar等离子体电子特性的影响

采用加热的调谐单探针技术。研究了射频辉光放电Ar等离子体空间电子能量分布函数,电子平均能量和电子密度,并系统分析了等离子体增强化学气相沉积工艺参量对等离子体空间电子特性的影响。     

低气压辉光放电溅射的放电形式

冷阴极气体放电的伏安特性如图1所示。通常所谓的辉光放电是指正常辉光放电(EF)和异常辉光放电(FG),二者除在伏安特性上有区别外,它们的阴极位降区的宽度也不同。前者不随电流而变,后者随电流的增加而减小,如图2所示(图中下标n、an分别表示正常辉光放电和异常辉光放电)。     

电子回旋共振波等离子体及其应用

电子回旋共振波等离子体是依靠特殊的电磁波与电学各向异性材料相互作用来实现的,它被证明是一种适用于改进传统真空镀膜工艺的高效技术。与传统辉光等离子体放电系统相比,电子回旋共振波系统的特点是产生高离子电流密度、能量分布集中的等离子体,能够实现半导体薄膜的低压高速沉积,具有离化率高、放电反应室内无电极、适合大面积薄膜沉积等优点。在实际实验及应用中常使用双电源驱动等离子体放电系统,利用电子回旋共振波原理进行等离子体放电,而使用另一个独立的射频(或者直流)电源系统来驱动等离子体束流的引出,在等离子体放电过程中可实现独立、精确控制离子电流密度和离子能量等参数,在半导体薄膜沉积、精密刻蚀、等离子体源等领域有着重要的应用。本文主要介绍了电子回旋共振波等离子体原理、特点,并结合实验与诊断方法朗缪尔探针等技术来展示其研究应用进展。