Langmuir探针的中毒效应及其抑制

射频辉光放电硅烷等离子体化学汽相沉积是制备氢化非晶硅薄膜的主要工艺技术。探测和控制等离子体参数是选取最佳工艺条件、制备优质薄膜的关键问题。Ｌａｎｇｍｕｉｒ探针是获得等离子体荷电参数的诊断技术。本文分析了探针诊断技术中的一大难题－中毒效应产生的原因，提出并验证了用加热探针抑制中毒效应的机理。理论分析和实验结果表明，探针被加热升温到２００℃时，其中毒效应完全得到了抑制。     

Langmuir探针在等离子体诊断中的抗干扰方法

本文介绍了三种Langmuir探针在等离子体诊断中抗干扰的方法:积分平均技术--采用积分电路,有效抑制波动干扰,提高探针信噪比;滤波器--利用同轴电缆构成级连滤波器网络,消除射频源基频及谐频干扰;差分放大器--两根同轴电缆与差分放大器配合使用,消除由于同轴电缆电阻电容(RC)特性引起的诱导噪音.上述方法分别从抗干扰原理、抗干扰装置和实验结果三方面予以了说明,指出了目前使用Langmuir探针进行等离子体诊断时存在的问题,并提出了解决方案.     

用Langmuir探针法标定的发射光谱法诊断等离子体电子密度及分布

电子密度是低温等离子体的重要参数之一,仅采用发射光谱或Langmuir探针一种诊断方法,很难测量出该参数及其分布。针对这一问题,提出了用Langmuir探针法标定的发射光谱法,用于诊断等离子体电子密度及其分布。通过对一定长度表面波等离子体源的实验测量,验证了该方法的可行性。对于电子温度变化不大的等离子体,利用本文提出的诊断方法,可以测量出其电子密度及其分布。提出的诊断方法为低温等离子体参数的实验诊断提供了一种新的途径。     

直流磁控溅射辉光等离子体的Langmuir静电探针诊断

与大连理工大学合作研制了新型Langmuir静电探针.应用研制的静电探针,对氩气直流磁控溅射铜等离子体进行了轴向和径向二维空间内的诊断.诊断结果显示电子温度随着离靶面距离增大而递减;电子密度在径向和轴向均存在波动;电子能量主要分布在0 eV～5 eV范围内,高能电子占比例极少.     

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...     

工频脉冲激励条件下线形微波H2等离子体的Langmuir探针诊断

在金刚石膜的化学气相沉积过程中，使用脉冲电源激励的微波等离子体可以提高金刚石膜的沉积速率或金刚石膜的质量。本文使用Langmuir探针研究了在工频脉冲电源激励条件下形成的线形微波H2等离子体的状态和开关特性。实验测量了在使用一支磁控管单独激励和两支磁控管共同激励情况下的H2等离子体的状态参量，包括等离子体的空间电位‰、探针悬浮电位Vf、电子温度Te和电子密度ne随时间的变化，特别是讨论了H2等离子体参量在激励电源开启与关断瞬间的过渡特征。     

静电探针收集电子流

导出了静电探针在非平衡态的辉光放电等离子体中收集电子流的公式，证明了在探 针鞘电压为负值时，对平板形、球形、圆柱形探针具有相似的公式。当探针鞘电压为正 值时不同形状的探针收集电子流的公式是不同的。在鞘电压为０点附近，探针收集的电 子流是连续的。而且电子流对鞘电压的一次微商在鞘电压为０时达到最大值。这可以作 为测量等离子空间电位的依据。     

Langmuir探针诊断微波ECR非平衡磁控溅射等离子体

利用朗谬尔探针诊断了ECR非平衡磁控溅射等离子体,给出了微观等离子体参量随宏观工艺参量变化关系.实验测得基片架附近等离子体密度达到1010～1011数量级,电子温度在(5～10) eV之间.随溅射靶功率变化,等离子体密度在130W时取得最大值;同样随微波源功率变化,等离子体密度在功率为850W时也达到最大值.电子温度、等离子体空间电位变化与等离子体密度呈相同趋势.     

氢化非晶碳硅及其光电特性

我们用射频辉光放电分解在单晶硅和玻璃衬底上制造非晶碳硅合金膜，通过红外吸收、光吸收、暗电导率和光电导率的测量给出了化学组分、光学带隙，红外光谱、暗电导率，光电导率，掺硼的影响和退火特性。     

朗缪尔三探针方法脉冲火花放电等离子体诊断

根据强流脉冲电子束源结构及性能优化需求,准确测量脉冲等离子体的分布规律十分重要。基于脉冲火花放电等离子体产生机制和朗缪尔三探针工作原理,设计探针结构和诊断电路参数,满足空间分辨率7.5 mm³。通过数字示波器采集存储原始测量信号,利用Matlab软件编写数据处理程序,可计算得到电子温度和电子密度,其时间分辨率为0.04 μs。将探针置于束源出口位置进行测量,对应真空度7.0×10^-3Pa和放电电压8000 V条件下,等离子体峰值电子温度为3.8 eV,电子密度为4.0×10¹⁸m^-3。在不同放电条件下测量,发现等离子体的电子温度随工作气压增大而减小,电子密度与之相反,提高放电电压时,电子温度和电子密度均出现增大,符合理论分析和实验规律。因此,本文所研制的诊断系统满足脉冲放电等离子体测量要求。     

电子回旋共振等离子体源的朗谬尔探针诊断

电子回旋共振(ECR)等离子体以其密度高、工作气压低、均匀性好、参数易于控制等优点在超大规模集成电路工艺中获得了广泛的应用.利用朗谬尔探针对ECR等离子体进行了初步的诊断研究,测量了等离子体的单探针伏安特性并计算出电子温度,电子密度和等离子体电势等参量.实验证明,ECR等离子体源能够稳定地产生电子温度较低的高密度等离子体.     

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     

常压辉光放电等离子体制备荧光碳纳米粒子

采用常压辉光放电等离子体制备了超细荧光碳纳米粒子。分别采用聚乙二醇(PEG)2000和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)20000作为表面活性剂和表面修饰剂,利用辉光放电等离子体射流产生的大量高能电子等活性粒子分解乙醇溶液制备碳纳米粒子。采用透射电子显微镜和荧光分光光度计对生成物的形貌和荧光特性进行了检测。结果表明,生成物为石墨相的荧光碳纳米颗粒。随着反应时间的延长,生成物的荧光强度增强;采用PEG-2000修饰后产物的荧光强度比采用PVP-20000更强;丝状放电模式下生成物的荧光强度高于辉光放电模式。制备的碳纳米颗粒的荧光量子产率为46.58%。     

Oxidation Resistance Coatings of Ir – Zr and Ir by Double Glow Plasma

Oxidation resistance coatings of Ir-40 at.% Zr and Ir were produced onto Mo substrates by double glow plasma technology. The oxidation resistances of the coatings were evaluated at high temperature. Ir-Zr coating consisted of two layers： the primary layer close to the substrate was composed of dense columnar grains and the second layer was composed of dense grains of nanometric size. The mass gain of Ir coating above 800℃ was about 1.35% due to the formation of solid IrO2. The mass loss of Ir coating was about 5.3% due to the formation of gaseous oxide IrO3 when being held at 1227 ℃ for 30 min. The substrate was protected more effectively by multilayer than monolayer coating of Ir in oxidizing environment. The Ir-Zr coating was well bonded to the substrate after oxidation at 800℃. After oxidation at 1000℃, the Ir-Zr coating was poorly bonded to the substrate. The oxidation resistance of Ir-Zr coating was poor due to high content of Zr.     

静电离子探针在气体放电磁化等离子体参数测量中的应用

为测量气体放电磁化等离子体离子参数,建立了一套静电离子探针诊断系统,进行了从近芯部到边缘区的离子温度分布的测量,结果与常规朗缪尔探针对电子参数的测量结果吻合。