高密度等离子刻蚀机中的等离子体诊断技术

等离子体诊断技术对于高密度等离子刻蚀过程的监控显得非常重要.讨论了几种主要的等离子体诊断技术:langmuir探针,发射光谱法(OES),激光诱导荧光法(LIF),光谱椭偏法,质谱法,并就其技术特点及在实际运用时面临的问题进行了详细的讨论.     

利用微波诊断等离子体的方法

等离子体是物质的四个基本形态之一,近年来被广泛应用于能源、材料以及国防等方面.介绍了利用微波诊断等离子体的几种常用方法,即微波干涉法、微波反射法、微波辐射法、微波散射法、微波吸收法以及微波透射法.文中详细介绍了微波干涉法、微波反射法、微波辐射法以及微波散射法的原理、特点和国内外研究现状.     

微放电阵列构成的直流平板等离子体显示技术

设计了一种新颖的放电结构,它是由“微空心阴极放电”与“封闭微空心阴极放电”串联,然后并联构成的微放电阵列。它产生的高气压高电流密度辉光放电等离子体能够用来制作平面等离子体显示或光源。利用该放电结构进行了空气直流放电实验,在2.7~66.7kPa的气压范围都能够产生稳定的直流放电。测量了气压p=27kPa时的伏安特性和电流I=9mA时的放电图。测得的伏安特性曲线在整个放电区域都具有正的微分电阻特性。估算的电流密度为63.7A/cm3;功率密度为3.44×103W/cm3;电子密度在1013cm-3量级。实验结果表明该结构能够用于直流平板等离子体显示。     

微空心阴极放电与高压辉光放电等离子体源

首先综述了微空心阴极放电的基本原理,然后详细论述了微空心阴极维持的辉光放电(MCSD)以及MCSD的放电参数对产生大体积高压辉光放电等离子体源的影响,最后论述了MCSD运行方式对产生高压辉光放电等离子体源的影响。     

用于等离子体诊断的微波超外差前馈跟踪系统

本文描述了8mm波段超外差前馈跟踪系统的原理及在聚变等离子体实验装置上的应用。它适用于在强的辐射条件下的微波干涉、微波散射及微波传输等实验。具有很高的抑制辐射噪声干扰的能力。本文详细介绍了此系统小型磁镜实验装置MM-2中等离子体密度的测量方法,它有效地克服了由于该装置中由同步辐射造成的强的干扰,信噪比大于45分贝。该系统优于其他诊断系统的特点在本文中也进行了讨论。     

CO2激光诱导空气等离子体放电通道特性研究

为了研究高能脉冲CO₂激光诱导空气等离子体放电通道的特性,建立了高压电容充放电实验平台,激光束经离轴抛物聚焦镜汇聚,引发间距可调的盘状电极和针状电极之间的等离子体放电通道。利用电气参量测量、发射光谱测量等手段,分析了等离子体放电通道的启动特性、阻抗特性和等离子体密度。结果表明,激光束与放电方向同轴的结构以及较大的脉冲能量,使得激光诱导等离子体放电通道的启动时间大幅缩短,50mm间距的等离子体通道,启动时间约为2μs;激光诱导等离子体放电通道的阻抗很小,约1Ω~2Ω,并且阻抗值随放电电压的增加有减小的趋势,而与等离子体通道长度的关系不明显;由谱线的Stark展宽计算获得的空气击穿之后、放电启动之前的等离子体电子密度约为1019cm-3,尽管放电启动时等离子体辐射显著增强,但等离子体密度近乎单调下降。这些结果将有利于高能脉冲CO₂激光诱导空气等离子体放电通道的应用研究。     

激光诱导放电等离子体羽辉的研究

为了研究激光诱导放电等离子体的膨胀特性，建立了一套基于脉冲CO₂激光诱导锡靶放电等离子体极紫外光源装置，采用增强型电荷耦合器件对羽辉进行拍摄，并采用1维真空电弧模型对实验结果进行了理论说明。实验中改变放电电压和激光能量，得到了不同条件下时间分辨的羽辉图像。结果表明，在激光能量140mJ、放电电压10kV的条件下，获得了稳定的放电等离子体；等离子体的羽辉形态与电流存在对应关系，经历了形成、膨胀、收缩、再次膨胀和消散的不同阶段，放电电压和诱导激光能量对羽辉大小、稳定性和形成时间有影响。此研究有助于提高激光诱导放电等离子体光源的稳定性以及极紫外光的输出功率。     

基于表面等离子体共振的土霉素残留检测

禽畜产品中常存在土霉素(Oxytetracycline)残留量超标的现象,需要开发简便的方法检测药物残留.应用自行组建的表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,缩记为SPR)生物芯片检测系统对制备的土霉素(OTC-OVA)抗体芯片进行了免疫反应的检测,该方法不需要标记样品和纯化样品,操作简单、成本低、灵敏度高.检测了OTC-OVA抗体与OTC-OVA抗原的反应,以bFGF(碱性成纤维细胞生长因子)抗原做对照抗原,进行了免疫反应的对照性实验.发生免疫反应后,OTC抗体阵列的共振角和折射率明显增大,共振曲线有明显位移.由SPR检测系统能准确、直观地检测生物芯片上的探针是否发生免疫反应,样品中土霉素是否超标.SPR技术可用于食品中土霉素残留的检测,可进行定性和定量分析.     

太赫兹光谱诊断等离子体电子密度实验及模拟

近年来,太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)被用于多种等离子体源的电子密度诊断研究中,但其可靠性程度评估工作开展较少,亟需补齐相应研究。本文将THz-TDS用于诊断电感耦合等离子体源(ICP)的电子密度,ICP驱动频率为13.56 MHz,功率为250~400 W,工作介质为氩气,气压为30~99 Pa。诊断结果显示电子密度随输入功率和气压单调递增,电子密度范围为10¹³~10¹⁴ cm^-3。同时,利用COMSOL Multiphysics构建漂移扩散模型对该条件下等离子体电子密度进行数值计算研究。结果显示：实验测量与数值计算的电子密度值定量吻合较好,且两者随气压变化趋势一致。证实了THz-TDS应用到等离子体诊断领域中具有可靠性高、稳定性好等优异特性,具有非常广阔的发展潜力。     

CCD应用技术的新进展

在过去二十年中,CCD应用技术显示了突出的功效。本文综述了CCD应用技术的最新水平,包括成象传感、存贮器和信号处理。描述了固态摄象器件的重要应用领域,特别是国内在CCD应用技术方面的最新进展,同时也展示了未来的可能应用领域。     

激光烧蚀技术在电感耦合等离子体发射光谱中的应用

利用Nd:YAGns脉冲激光烧蚀土壤标样,由Ar载气流将蒸发物引入到电感耦合等离子体光源,通过光谱仪和采谱系统获得原子发射光谱,测量了样品中重金属元素As、Pb、Cr、Hg和Cd的光谱强度、信背比和谱线宽度,并研究了样品蒸发量和烧蚀颗粒尺寸随实验条件的变化.结果表明,当激光输出能量从100mJ上升至700mJ时,元素的光谱强度和信背比均正比增大,谱线宽度基本不变;样品蒸发量亦随激光能量正比增加,但烧蚀颗粒尺寸增大缓慢.所以,适当增大激光输出能量可以获得更高质量的原子发射光谱.     

激光诱导紫铜等离子体过程中的逆韧制辐射效应

为了研究激光等离子体相互作用过程中逆韧制辐射效应,用1064nm Nd:YAG激光器诱导产生紫铜等离子体,建立3条铜原子谱线的Boltzmann图,计算得到紫铜等离子体的电子温度为6902K。通过测量铜原子谱线324.75nm的Stark展宽,计算得到紫铜等离子体的电子密度为3.6×1017cm-3;基于铜等离子体的特征参量,得到紫铜等离子体的逆韧制辐射系数是0.021cm-1。结果表明,该光谱分析方法可以在避免对等离子体产生扰动的情况下,得到等离子体的特征参量。     

等离子体诊断用的毫米波准光学系统的设计和测量

准光学方法有效地提高了毫米波接收系统在等离子体诊断中的空间分辨率。本文给出了准光学系统的设计公式、设计步骤以及测量的实验结果。