ECWR系统等离子体参数的诊断研究

电子回旋波共振(ECWR)技术是利用电磁波与电学各向异性材料(如带有外加静磁场的低压等离子体)的相互作用来实现的,该技术可在低压力下产生高密度等离子体,广泛用于微电子刻蚀、薄膜材料沉积等加工过程。等离子体的参数对刻蚀速率、表面成膜质量有着至关重要的影响,因此进行等离子体参数的测量研究能够促进电子回旋波共振技术的发展与应用。本文设计了朗缪尔探针检测装置,使用OES光谱检测仪对ECWR设备放电时的等离子体参数进行检测,并对检测结果进行了分析。结果表明,当直流电流强度为4.1A时,系统内部发生了电子回旋共振效应。     

微波电子回旋共振等离子体技术及其应用

微波电子回旋共振等离子体是淀积薄膜、微细加工和材料表面改性的一种重要手段。由于这种等离子体电离水平高,化学活性好,可以用来实现基片上薄膜的室温化学气相淀积和反应离子刻蚀,因此对于微电子学、光电子学和薄膜传感器件的发展,这种等离子体会具有重要的意义。此外,采用微波电子回旋共振等离子体原理,没有灯丝的离子源可以提高离子源的使用寿命,可以增加离子束的束流密度。可以确信,微波电子回旋共振等离子体的发展,将把离子源技术提高到一个新的水平。显然,这必将对材料表面改性工艺,包括离子注入掺杂等工艺的发展发挥作用。自从1985年以来,为了得到大容积等离子体而发展了微波电子回旋共振多磁极等离子体,这些技术在薄膜技术、微细加工以及材料表面改性中的应用前景是乐观的。我们将在本文中,介绍微波电子回旋共振等离子体的原理及其应用。     

放电气体对ECR-PECVD法制备微晶硅薄膜的影响

用电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积(ECR-PECVD)法制备微晶硅薄膜,研究了放电气体对薄膜沉积速率、薄膜中H含量、择优取向和结晶度的影响。结果表明,以Ar作为放电气体时薄膜沉积速率比以H2作为放电气体时高1.5—2倍,但是薄膜的结晶度较低;以Ar作为放电气体时薄膜的H含量比以H2作为放电气体时的薄膜低;放电气体对薄膜的择优取向和晶粒度没有显著的影响。     

低能宽束离子源的研究进展

低能宽束离子源是离子束沉积、刻蚀和表面改性系统的核心部件,综述了考夫曼、射频等离子体、电子回旋共振等离子体、无栅网等四种离子源的等离子体的产生方式,对结构重点进行了分析,并从参数性能上进行了比较.稳定性好、与反应气体兼容的特点使射频和电子回旋共振离子源在低能离子束系统中取得了广泛应用,由于结构简单,束散角大,无栅网离子源目前仅限应用于薄膜沉积和薄膜改性等.     

HL-1M装置的真空运行与质谱诊断

通过对 HL- 1M装置真空运行模式、真空运行参数、氦辉光放电清洗和硅化壁处理手段等的规范化 ,显著地改善了装置的真空壁出气、本底杂质浓度、托卡马克放电杂质出气比和再循环 ,成功地实现了高参数放电、长脉冲放电和装置暴露大气后快速恢复放电 ,并成功地为演证低混杂电流驱动、离子回旋共振加热、电子回旋共振加热、中性束注入、弹丸注入和分子束注入实验和升级等离子体运行等提供了良好的真空壁条件。描述了 HL- 1M装置真空系统、壁出气和再循环控制、质谱诊断和程序脉冲送气等方面的主要实验成果 ,并为 HL- 2 A装置的真空系统研制和运行提供了有益的参考     

HL-1M装置边缘扰动和流速的实验研究

利用一组马赫探针研究HL-1M装置刮离层和边缘等离子体流在欧姆放电、壁硼化、偏压抽气孔栏、偏压电极、低混杂波电流驱动、电子回旋共振加热、弹丸注入、分子束注入、激光吹气和补充送气等情况下的平行流马赫数、离子饱和电流扰动、平行流速度剪切和极向流速度的分布。实验中发现局部等离子体电位快速变化，改变了电场分布，改变了边缘等离子体的流速和方向。从而改善了等离子体约束性能。     

HL—1M装置边缘把动和流速的实验研究

利用一组马赫探针研究ＨＬ－１Ｍ装置刮离层和边缘等离子体流在欧姆放电，壁硼化，偏压抽气孔栏，偏压电极，低混杂波电流驱动，电子回旋共振加热，弹丸注入，分子束注入，激光吹气和补充送气等情况下的平行流马赫数，离子饱和直流扰动，平行流速度剪切和极向流速度的分布。实验中发现局部等离子体电位快速变化，改变了电场分布，改变了边缘等离子体的流速和方向。     

硬质膜的研制现况与展望

硬质膜是在特殊应用环境下必须具有一定电阻率的薄膜的统称。其中不仅包括耐摩擦膜,而且包括高倍物镜中的光学膜、辐射环境下使用的电学膜。介绍了薄膜结构与性能的关系,探讨了各种使用环境对薄膜性能的影响。所涉及到的薄膜沉积工艺有:离子束沉积、离子束溅射沉积、双束溅射、离子轰击蒸发、活性反应沉积、反应溅射、反应离子镀膜、等离子体辅助化学气相沉积、电子回旋共振辅助等离子体增强化学气相沉积等镀膜工艺。     

电子回旋共振离子推力器的研究进展

电子回旋共振离子推力器是一种静电式离子推力器,具有无电极烧蚀、比冲高、寿命长等优点,在未来的深空探测上具有广泛的应用前景。概述了电子回旋共振离子推力器的系统组成、结构、工作原理、性能和寿命实验状况。介绍了国内外该推力器的研究进展及发展现状,并根据实际情况,指出了国内该推力器的研究思路和发展方向。     

CHF3/C6H6等离子体中的基团分析

在一个微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积系统中，测量了CHF3、C6H6及其混合气体放电的质谱和发射光谱图，分析了等离子体中主要基团的分布及其产生的途径，研究了放电功率和流量对主要基团密度的影响，以及它们与氟化非晶碳薄膜沉积速率和键结构之间的关联。结果表明，提高微波功率会增加CHx、CFx等成膜基团的密度，有利于加大沉积速率；而增加CHF3的进气量则会加大F原子基团的密度，这是由于它控制了薄膜的氟化程度。     

微波等离子体制备类金刚石薄膜进展

随着对材料需求的日渐增长，在材料表面沉积性能优异的薄膜以提高材料的使用性能成为一种趋势。类金刚石薄膜具有高硬度、强的耐腐蚀性能、低摩擦因数、良好的耐磨损性等优势，在工业制造领域受到越来越多的关注。介绍了电子回旋共振等离子体源和表面波等离子体源的原理及在制备DLC薄膜中的应用，分析了沉积过程中影响DLC薄膜性能的主要因素，指出了目前存在的问题，总结了微波等离子体源能够产生大面积的高密度等离子体，且无电极污染等优势，为促进高性能DLC薄膜的制备和应用提供参考。     

永磁电子回旋共振等离子体化学气相沉积系统

研制了一台永磁ECR等离子体化学气相沉积系统.通过同轴开口电介质空腔产生表面波,利用高磁能积Nd-Fe-B磁钢块的合理分布形成高强磁场,通过共振磁场区域内的电子回旋共振效应产生大面积均匀的高密度等离子体.进行了ECR等离子体化学气相沉积氧化硅和氮化硅薄膜工艺的研究.6英寸片内膜厚均匀性优于95%,沉积速率高于100 nm/min,FTIR光谱分析表明薄膜中H含量很低.     

微波电子回旋共振等离子体金属内壁镀膜装置及其实验研究

1引言在筒形内壁上镀出耐腐蚀、耐磨、耐高温的材料，这无论是在国防上还是在民用上都具有非常重要的意义。由于在金属管内壁上化学汽相沉积镀膜是一个比较困难的问题，使得这方面的工作一直难以突破。等离子体辅助化学汽相沉积镀膜（PECVD）已经得到广泛的应用。利用微波电子回旋共振（ECR）产生等离子体进行镀膜已获取了多种薄膜，如金钢石［’j、氧化硅‘”、碳化硅［‘’等。应用ECR等离子体具有无电极污染、低气压运行、低温沉积的优点。本文利用等离子体化学汽相沉积原理及等离子体动力学原理，建立了一台内壁镀膜装置。2实验装…     

电子回旋共振等离子体辅助溅射沉积锂磷氧氮薄膜

用电子回旋共振(ECR)等离子体辅助射频溅射沉积法制备快锂离子传导的锂磷氧氮(LiPON)薄膜. X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱等手段表征了在不同ECR功率辅助下沉积的薄膜. 结果显示, ECR等离子体对磁控溅射沉积薄膜的生长有明显的影响,能够提高N的插入量, 改变薄膜的组成与结构. 但是过高的ECR功率反而易破坏薄膜的结构, 不利于N的插入. 最佳的实验条件是在ECR 200W辅助下沉积的LiPON薄膜, 它的电导率约为8×10^-6S/cm. 讨论了ECR对沉积LiPON薄膜的N插入机理.     

在ECR等离子体中GaN薄膜沉积的研究

本文使用电子回旋共振等离子体增强化学沉积方法生长ＧａＮ。利用气体分配器产生一种局域高反应物浓度环境,在此环境下,测量了等离子体的电子温度Ｔｅ１等离子体密度ｎｉ以及饱和离子流密度Ｊ１与微波功率,气体压力的关系,根据这些参数,优选了沉积得到纯净的纤锌矿结构的ＧａＮ薄膜,并具有很好的光学特性,ＡＥＳ和ＸＰＳ的实验表明薄膜中的氮空位及伴生镓被抑制,根据膜厚值,计算出的沉积速度为１μｍ／ｈｒ,比通常的速度大     

流量比对等离子体基团分布和薄膜结构的影响

使用光强标定的发射光谱(AOES)测量了CHF3／C6H6混合气体的微波电子回旋共振(ECR)放电等离子体中基团的分布状态。实验发现随着CHF3流量的增加，成膜基团CF、CF2、CH等的相对密度增大，而刻蚀基团F的密度也会增加，从而使得a—C：F薄膜的沉积速率降低。同时红外吸收谱(IR)分析表明，在高CHF3流量下沉积的a—C：F薄膜中含有更高的C—F键成分。可见在a—C：F薄膜的制备中CHF3／(CHF3 C6H6)流量比是重要的控制参量。     

电子回旋共振等离子体用于聚四氟乙烯材料表面改性

在电子回旋共振 (ECR)等离子体装置中 ,使用Ar气 ,N2 气 ,H2 气和普通空气放电 ,对聚四氟乙烯 (PTFE)材料进行表面处理以提高其表面粘结性能。详细研究了在不同的放电气压 ,微波功率 ,处理时间 ,气体种类的情况下 ,样品表面的接触角的变化。同时也讨论了样品导电性能和外观等的变化。使用红外吸收谱对样品结构处理前后的变化进行了测量 ,对等离子体处理的机理进行了初步的讨论。使用Langmuir探针测量了Ar气和N2 气等离子体中的离子密度 ,用能量分析器测量了离子的能量。发现在对样品的处理中 ,ECR等离子体的离子密度是影响表面性能的主要因素 ,离子能量的作用不明显     

电子回旋共振等离子体用于聚四氟乙烯材料表面改性

在电子回旋共振（ECR）等离子体装置中，使用Ar气，N2气，H2气和普通空气放电，对聚四氟乙烯（PTFE）材料进行表面处理以提高其表面粘结性能，详细研究了在不同的放电气压，微波功率，处理时间，气体种类的情况下，样品表面的接触角的变化，同时也讨论了样品导电性能和外观等的变化，使用红外吸收谱对样品结构处理前后的变化进行了测量，对等离子体处理的机理进行初步的讨论，使用Langmuir探针测量了Ar气和N2气等离子体中的离子密度，用能量分析器测量了离子的能量，发现在对样品的处理中，ECR等离子体的离子密度是影响表面性能的主要因素，离子能量的作用不明显。     

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.     

低温技术在受控核聚变实验中的应用

在中国环流器一号（ＨＬ－１）等离子体物理实验中，增加了弹丸注入和电子回旋共振加热系统。对低温技术在其中的应用情况，液氦输送系统，输液方法及氦气回收系统做了介绍。在一次等离子体物理实验中，总共使用液氦２７３３Ｌ。在弹丸注入系统中，使装置的等离子体密度提高了１～２倍。在装置上成功地实现了电子回旋共振加热，使等离子体电子温度增加３０％以上。