关注：

    1) 放电气压

    2）射频或微波放电

表1 某些低气压放电等离子体的电离度

大气压放电等离子体产生方式及其分类概述

https://www.xianjichina.com/news/details_29245.html

在大气压条件下产生等离子体的方式有多种，从等离子体发生器的电极结构、个数来看，可以分为无电极放电（如射频电感耦合放电、微波放电）、单电极放电（如电晕放电、单极放电所形成的等离子体射流）、双电极放电（如介质阻挡放电、裸露电极射频辉光放电）以及多电极放电（如采用浮动电极作为第三个电极的放电）；从电源的驱动频率来看，大气压放电的电源频率覆盖了从微波（GHz级）到直流广阔的频率范围。

对于等离子体的分类，不同的研究者可以根据不同的标准，例如上述所讲的电源驱动频率、电极结构等进行分类，也可以按照所产生的等离子体参数进行分类。例如，根据等离子体的气体温度可以将采用不同方式所产生的等离子体分为热等离子体（气体温度在10000K量级）、暖等离子体（气体温度在3000~5000K量级）和冷等离子体（气体温度在室温附近）；根据等离子体所处的热力学状态可以分为接近局域热力学平衡（localthermodynamicequilibrium，LTE）的等离子体（通常为热等离子体）和远离局域热力学平衡的等离子体（通常为暖/冷等离子体，这种等离子体甚至呈现出显著偏离局域化学平衡（localchemicalequilibrium，LCE）状态的特点）。

在描述等离子体特性的诸多参数中，等离子体的重粒子温度（Th）、电子温度（Te）和电子数密度（ne）是3个重要的参数。通过这3个参数，我们可以较为方便地判断等离子体所处的状态，即是否处于LTE和/或LCE状态，而这一点对于确定特定等离子体源的应用领域十分重要（关于这一点，我们将在0.3节做较为详细的讨论）。了几种典型的大气压气体放电等离子体源的参数图谱，其中Te/Th表征等离子体的热力学非平衡度，即当=1时表征等离子体处于LTE状态；而当>1时则表明等离子体偏离LTE状态（non-LTE），且值越大，表明等离子体偏离LTE的程度也越大。

可以看到，等离子体参数跨越了从室温（约300K）到10000K广阔的气体温度范围，而电子数密度则从1017m3到1023m3跨越了6个量级。在已知Th和Te的条件下，即可根据质量作用定律（即Saha方程）得到化学平衡条件下等离子体中不同组分的数密度，包括电子数密度（ne*）；通过比较计算得到的ne*值与实际的等离子体电子数密度（ne）数值即可进一步判断等离子体偏离LCE的程度。

大气压等离子体放电研究综述

http://www.doc88.com/p-9723589353003.html

苏州大学薄膜材料江苏省重点实验室

射频等离子体放电与应用

http://pklof.suda.edu.cn/show.asp?id=252

辛煜 教授的课题组重在使用等离子体诊断手段（朗缪尔探针、微波吸收探针、高分辨发射光谱、四极质谱等）研究不同激发频率下容性或感性等离子体的放电特性，并对两种激发模式下的等离子体在表面刻蚀、多晶硅制绒方面进行应用探索，研究内容包括：

1）射频等离子体放电与诊断

2）等离子体与材料表面相互作用

3）低温等离子体薄膜生长与材料加工

辛煜

xylzf_1999@suda.edu.cn,

0512-67872902, 13913549830

射频等离子体放电及材料处理研究

金成刚

http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10285-1014296299.htm

。RF(频率在1-500MHz)放电与直流放电相比,能够在较低的气压下工作(等离子体的阻抗随频率的增大而减小),有效的电离机制(电子能够在整个周期里获得能量),空间分布很均匀；

与微波放电相比,RF电源价格更便宜且电源功率更大以上这些特点使得RF等离子体成为工业应用最普遍的选择。 

本论文依托现有等离子体放电系统,通过调研和材料表面处理特殊要求,分析,设计、搭建研制了新型RF等离子体放电系统,相关放电系统的研制,实现了设计思想,达到了预期目标。主要表现在： 

(1)搭建研制了中等磁场(～6300G)的螺旋波等离子体(HWP)放电系统,实现了连续稳态的HWP放电；通过等离子体诊断开展等离子体特性研究,推进了新型诊断技术——磁绝缘折流探针的研制,并取得了初步的实验结果；在此基础上,首次提出强磁场EAST的放电方案,成功实现EAST壁清洗实验。为具有自主知识产权的Tokamak壁处理提供了有价值的科学参考。

 (2)首次搭建研制了多频电感耦合／电容耦合等离子体(ICP/CCP)放电系统,实现了离子能量,离子通量以及等离子体均匀性的独立控制；通过碳氟等离子体对SiC材料的刻蚀／沉积研究,找到了刻蚀／沉积的动态平衡参数,为具有自主知识产权的可控半导体刻蚀／沉积技术发展提供借鉴。

 针对不同放电系统特性及材料处理特殊要求,分别选择对应于不同放电系统的材料,开展RF等离子体与材料相互作用的研究。得到一系列研究结果：

 1)开展新型磁化RF等离子体放电与处理材料研究：针对Tokamak上石墨(Ⅳ族)壁材料开展清洗实验,结果表明未经等离子体处理的样品表面疏松多孔,平均颗粒尺寸较大,且吸附有大量微小的颗粒状杂质,而经过HWP处理的样品的表面更加致密紧实,平均尺寸减小,颗粒状杂质吸附去除明显。 在中科院等离子体物理研究所EAST装置上实现RF电源、真空电极、匹配网络和天线连接。在不同形状尺寸的5类天线、电源频率、功率、磁场和放电气压的条件下开展HWP放电实验。

通过朗缪尔探针测量系统对HWP参数进行诊断分析,发现放电阈值功率较低(50W),反射功率很小。

5号天线比其他天线激发的等离子体亮度更高,更加均匀；增加极向场后,等离子体沿着磁力线更加容易到达壁,有望实现更高效率的清洗 

2)利用RF磁控等离子体技术,制备了具有c轴择优取向的、有序的Cr/Cu掺杂ZnO纳米棒阵列,纳米棒垂直于Si衬底并有序地排列。对于Zno.94Cro.06O纳米棒阵列,光致发光和X射线吸收近边结构(XANES)结果表明样品中存在大量的Zn空位。且样品在XANES和高分辨率电子透射显微镜的测量范围内没有发现二次相的存在。样品在650℃时的饱和磁化强度为1.16μB/Cr,且随着衬底温度的降低而减小。Zn0.94Cr0.06O纳米棒阵列表现出明显的稳定的铁磁性,认为这来源于以Zn空位为媒介的束缚磁极化子模型。从第一性原理计算中得出,可以通过控制Zn空位来调控Zn0.94Cr0.06O纳米棒阵列的铁磁性,与实验结果相吻合。 对于Zn0.92Cu0.08O纳米棒阵列,实验结果表明样品中存在大量的O空位,且没有发现其它任何二次相的存在。样品在600℃时的饱和磁化强度为0.12μB/Cr,且随着衬底温度的降低而减小。Zn0.92Cu0.08O纳米棒阵列表现出明显而稳定的铁磁性,其来源于以O空位为媒介束缚磁极化子模型。

 3)开展复杂电磁场条件下非磁化等离子体处理材料研究：利用多频ICP/CCP氮等离子体对超薄Hf02薄膜掺氮处理,改善了薄膜的表面结构,使漏电流特性改善(从4.6×104降到2.1×10-7A cm-2),而其与表面形貌没有关联。通过改变ICP功率,调节电子能量概率分布函数,控制等离子体中N的性质,使得更多的N原子掺入HfO2薄膜中。通过增加ICP功率,获得较低的有效电子温度和离子能量,从而降低薄膜表面的损伤。N原子的掺杂减少了相关能隙的O空位,从而降低了通过HfO2电介质的漏电流。 利用多频ICP/CCP碳氟等离子体处理SiC材料,通过改变多频功率,调制等离子体中各活性基团的浓度,从而调控碳氟等离子体的刻蚀／沉积过程。主要研究了不同等离子体参数对SiC材料表面质量的影响。同时研究了C4F8/Ar多频ICP/CCP对SiC基片表面粗糙度和化学成分的影响,并建立模型分析了多频ICP/CCP处理能有效抑制基片表面碳氟残留物的原因。 4)低能离子束辅助沉积纳米薄膜材料,在石英衬底上制备了透明导电的AZO薄膜。AZO薄膜的结构、电学及光学性质和辅源离子束能量密切相关。在辅源离子束能量为200eV下得到的AZO薄膜,其电阻率最低,为4.9×10-3Ω cm,且可见光透光率最高,为85%以上,并且获得了绒面结构。 利用N2/Ar离子束辅助溅射沉积高品质较厚的Hf1-xZrxO1-yNy栅极绝缘层薄膜。详细研究了低能离子束辅助轰击对Hf1-xZrxO1-yNy薄膜的化学组分,热稳定性,表面形貌和光学特性的影响。通过能谱分析,证实利用物理气相沉积法,成功将N掺入了Hf1-xZrxO2薄膜,使得其结晶温度超过1100℃

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自叶小球科学网博客。

链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-567091-1126521.html?mobile=1

收藏

分享