高分辨率钼/硅纳米多层膜TOF-SIMS和Pulsed-RF-GDOES深度谱的定量分析

飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）和脉冲射频辉光放电发射光谱（Pulsed-RF-GDOES）是两种重要的深度剖析技术，前者广泛应用于半导体工业的质量控制，后者主要应用于工业涂层及表面氧（氮）化层的分析。Mo/Si纳米多层膜由于其出色的反射特性被广泛应用于纳米光刻、极紫外显微镜等领域。本文利用原子混合-粗糙度-信息深度（MRI）模型分辨率函数，通过卷积及反卷积方法分别对Mo(3.5nm)/Si(3.5nm)多层膜的TOF-SIMS和Pulsed-RF-GDOES深度谱数据进行了定量分析，获得了相应的膜层结构、膜层间界面粗糙度及深度分辨率等信息。结果表明：GDOES深度剖析产生了较大的溅射诱导粗糙度，SIMS的深度分辨率优于GDOES。     

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。     

辉光放电发射光谱在材料成分-深度分析中的应用

本文首先对辉光放电发射光谱(Glow Discharge Optical Emission Spectrometry-GDOES)基本原理做了简单评述,重点说明了对测量的材料成分-深度实验数据的定量分析。随后介绍了GDOES在材料表面、薄膜和涂层等领域的应用。最后给出了利用MRI模型对GDOES深度剖析数据定量分析的实例。     

ICP—CVD制备氟化非晶碳（a—C：F）薄膜的研究

本文使用CH2F2为源气体,利用电感耦合等离子体增强化学气相沉积(ICP-CVD)法在不同放电模式(连续或脉冲)、沉积气压、射频功率和位置下制备了a-C∶F薄膜.用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌,通过FTIR、XPS对其结构进行了表征.研究结果表明:放电模式、放电气压、射频功率、基底位置均对薄膜的表面粗糙度(RMS)和组成具有重要的影响.在脉冲波模式下,增加放电气压,薄膜RMS值的变化呈现出先降低后升高的变化趋势;基底距离线圈的距离越远,所沉积薄膜的RMS值越小.而在连续波模式下,距离线圈较远的B、C位置薄膜的RMS值却相对较高.增加放电功率导致沉积薄膜的RMS值较小.本文也对CH2F2等离子体进行了发射光谱(OES)诊断研究.结果表明,对比脉冲波模式,连续波放电时等离子体中含碳物种明显减少.结合表征结果和OES结果对薄膜的生长机理进行了探讨.     

RF等离子体聚合类聚氧化乙烯(PEO-like)功能薄膜研究

采用射频等离子体，以乙二醇二甲基醚（Ethylene Glycol Dimethyl Ether）为聚合单体，用氩气作为工作气体，合成类聚氧化乙烯（PEO-like）官能聚合物。实验采用连续和脉冲射频等离子体两种放电模式聚合PEO功能薄膜，研究了等离子体放电参数：等离子体放电功率、工作气压、放电模式（连续或脉冲）和聚合时对聚合物表面结构、官能团含量以及表面特性等影响。利用接触角测试仪、表面张力仪、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、膜厚仪和X-射线光电子能谱（XPS）等多种手段对聚合薄膜的组成、结构和性能进行了表征。结果表明，较小的功率以及较长的脉冲条件下有利于EO基团的形成。     

大气压氦气射频介质阻挡辉光放电的均匀性研究

为了研究大气压射频介质阻挡辉光放电的时空特性,采用一个表面覆盖有石英介质的铜电极和一个自制水电极的放电系统,在氦气中获得了大面积和较大电极间距下的辉光放电。对ICCD高速相机拍摄的径向放电图像和轴向放电图像分析揭示了射频介质阻挡辉光放电不仅具有较好的径向均匀性,而且具有很好的轴向均匀性,并不存在沿径向的发展。这是不同于中频介质阻挡辉光放电的一个显著特征。此外,注意到射频介质阻挡辉光放电在径向和轴向上的发展均与射频周期有很强的关联性。分析认为这是由于空间电荷在射频介质阻挡辉光放电的形成和发展中发挥主导作用。因此,可以认为射频介质阻挡辉光放电所具备非常好的径向和轴向均匀性,与中频介质阻挡辉光放电相比,可能会更有利于工业生产中进行均匀薄膜沉积和对薄膜表面改性处理等。     

辉光等离子放电体在表面合金化技术中的研究EI北大核心

辉光等离子放电体直接影响着材料表面合金化时的电压、气压及温度分布从而影响到材料表面的均匀性、组织结构与性能特征。本工作利用发射光谱分析法对表面合金化技术中辉光等离子放电体进行了研究,通过玻尔兹曼方程式和谱线展宽法求得在不同工艺条件下辉光等离子体的电子温度、电子密度。分析了电压、气压对电子温度、电子密度的影响。结果表明:电子温度随工作电压的升高,工作气压的增大先减少后增大,然后又减少;电子密度在放电电压500~1000V,放电气压30~100Pa时是1021m-3在1012~1025m-3范围内,表明该辉光放电体属于典型的异常辉光等离子放电。     

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.     

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。     

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     

不同工作参数下Ni/Ag双层膜GDOES深度谱的比较

随着射频辉光放电光谱仪在镀层和薄膜深度剖析中的应用逐渐深入,人们对其工作原理、设置参数对测试的影响也越来越关注。本文通过在不同气体工作压强和溅射功率下,对镍/银双层膜样品进行了辉光放电深度剖析的实验,探讨了自偏压与工作压强和溅射功率的关系。实验结果表明,自偏压随工作压强的增加而减小;随着溅射功率的增加,溅射速率随之增加,在特定的工作压强下会出现一个最大的溅射速率;溅射坑的形貌主要取决于气体的工作压强。     

等离子体合成胺基生物功能薄膜的研究

采用高气压脉冲DBD放电等离子体,以丙烯胺为聚合单体,氩气为辅助气体,合成含胺基薄膜.利用各种测量方法对功能薄膜的结构、成分以及表面形貌进行洲试表征.讨论了不同等离子体放电参数对放电沉积薄膜的影响.通过体外细胞培养的方式研究了胺基生物功能薄膜对细胞黏附以及细胞生长的作用.结果表明:高气压脉冲DBD放电等离子体能够有效地聚合含胺基的薄膜,其合成的胺基功能薄膜能较好地促进细胞在其表面的黏附和生长.     

离子渗碳薄膜的新进展

利用乙烯作为保护气体,以射频溅射镀膜的方法,在各种表面上形成离子渗碳薄膜是70代末期研制成功的新型镀膜方法。离子渗碳薄膜具有可以进行选择的机械、光学和电学性能。工艺要求和技术条件较为复杂,是大有前途的新型镀膜方法之一。在射频辉光放电或直流辉光放电的时候,等离子使乙烯气体中的碳分裂沉积到镀材的表面后可以形成人造金刚石薄膜。正因为如此,射频离子渗碳技术引起了真空应用工作者的关注     

等离子体聚丙烯薄膜的电子及温敏性能

在射频辉光放电条件下制备出等离子体聚丙烯薄膜，用红外吸收光谱、用Ｘ射线光电子能谱分析了聚合膜的本体及表面结构；测量了聚膜的电气特性和湿敏特笥。     

空心阴极N2+等离子体放电电子温度的研究

利用双层辉光放电空心阴极效应，针对N2发射光谱相对强度的变化，采用SⅡ-Ⅳ型全息凹面光栅单色仪对各种工艺参数条件下的光谱进行测绘，获得一系列谱线及测量数据。通过玻尔兹曼方程式求得不同工艺条件下的N^2＋等离子体的电子温度。并分析了工件电压、源极电压和工作气压对电子温度的影响。结果表明：当工作气压和工件电压一定时，电子温度随源极电压的升高先减小后增大，最后又减小；当源电压一定时，电子温度随工件电压和工作气压的升高而明显减小，并且其减小幅度随源极电压的升高而逐渐降低；当工作气压一定时，工件电压的变化较源极电压的变化对电子温度的影响大。     

空气中脉冲电晕放电N2(C3∏u-B3∏g)发射光谱的实验研究

在常温常压下,利用发射光谱法测量了正脉冲、负脉冲及双极性脉冲电晕放电N2(C3∏u-B3∏g) 发射光谱相对强度沿线-筒式反应器的径向分布,得到了高能电子(≥11.03eV)密度沿线-筒式反应器的径向分布情况和随电压升高而增大的线性变化关系,并对三种不同脉冲形式进行了比较.     

RF-Ar等离子体对聚乙烯薄膜的表面改性

采用射频辉光放电氩等离子体,在工作压力为20 Pa、功率为30W的条件下对低密度聚乙烯薄膜进行了不同时间的表面处理。借助静态接触角、X射线光电子能谱仪、原子力显微镜、差示扫描量热仪对薄膜改性前后的性能进行了表征及分析。研究结果表明:氩等离子体短时间(20 s)处理便可以有效改善薄膜表面的亲水性,处理时间大于20 s后接触角的变化并不明显;处理后的薄膜表面引入了大量的含氧及少量的含氮官能团;薄膜表面所形成的交联层阻挡了极性基团的翻转,有效延长了接触角的时效性;薄膜的表面形貌和结晶度发生了变化。     

RF—PECVD聚合类聚乙烯氧（PEO—like）薄膜及其对血小板吸附性研究

本文采用平板式电容耦合射频(RF,13.56MHz)等离子体源,以乙二醇二甲基醚(Ethylene Glycol DiMethyl Ether)为聚合单体,氩气为辅助气体,在连续与脉冲射频等离子体两种放电模式下合成类聚乙烯氧(PEO-like)功能聚合薄膜.实验研究了等离子体放电参数:等离子体放电功率、工作气压、放电模式(连续或脉冲)和聚合时间等对聚合物表面结构、功能团含量、表面成分性能以及和血小板吸附等影响.利用接触角测定仪(WCA)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、原子力显微镜(AFM)等手段对聚合薄膜的结构、成分和形貌进行细致的分析.同时本文还进行体外细胞培养法,研究了类PEO功能薄膜对富血血小板的吸附,通过倒置显微镜观察细胞黏附的数量和形态变化.得到的结论为:采用RF-PECVD可以在较小功率的连续等离子体放电模式,或较长脉冲间隔的脉冲放电模式下得到结构稳定的PEO生物功能薄膜,所制备的PEO生物功能薄膜具有良好的抗血小板吸附性能.     

等离子体聚丙烯薄膜的电气及湿敏性能

在射频辉光放电条件下制备出等离子体聚丙烯薄膜．用红外吸收光谱（ＩＲ）、用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）分析了聚合膜的本体及表面结构；测量了聚合膜的电气特性和湿敏特性。     

低气压下占空比对细长管空心阴极辉光放电电流的影响

为了在细长管内壁获得性能良好质地均匀的膜层,本文在低气压条件下、采用细长管作真空阴极进行空心阴极辉光等离子体放电.通过研究对多种气氛(纯Ar、纯N2、氮气氩气混合)下平均电流、电流峰值的实时测量对比了不同脉冲占空比条件下等离子体放电流,讨论和分析了多气氛下改变占空比所带来的影响.实验结果显示使用频率为40 kHz的脉冲...