旋转横向磁场对电弧离子镀弧斑运动的影响

研究了旋转横向磁场对电弧离子镀弧斑运动的影响规律,采用有限元分析软件FEMM对旋转横向磁场的分布进行了模拟,考察了不同频率(80~210 Hz)及电磁线圈励磁电流对弧斑运动的影响。从电弧斑点放电的物理机制出发,探讨了不同频率和磁场线圈电流对电弧离子镀弧斑运动的影响机制。结果表明,随着旋转横向磁场强度和频率的提高,使弧斑逐渐从聚集的斑点态(或者弱分散的团絮态)转变为大面积分布在靶面较强的分散弧斑絮线,最后转变为完全分布在整个靶面的强分散弧斑线,弧斑分裂强烈,产生的弧光等离子体更加均匀细腻。随着瞬态弧斑线在靶面分布面积的增加,弧压增加,弧电流密度急剧下降,靶材利用率达到85%以上。旋转横向磁场的应用,带来了弧斑大面积稳定放电、等离子离化率、密度及靶材利用率大幅度提高的多重效应。     

细长石英管内直流放电等离子体研究

利用朗缪尔双探针等离子体诊断方法,研究了细长石英管内的低气压直流放电行为,探讨了细长管空间内的放电条件对等离子体参数的影响规律。结果表明:通过提高放电功率和增加阴极数目可以有效的提高等离子体密度,且当放电气压为100 Pa时,电子密度最大,本装置所测最大密度为1.03×10~(17)m~(-3);电子温度则随着放电功率和放电气压的增大而不断减小;放电距离越远,对击穿电压要求越高,分段式放电可以在较低的放电电压下,对较远的电极距离实现直流放电。     

过滤电弧抑制薄膜中颗粒机理的实验分析

讨论利用直线型过滤电弧制备TiAlN薄膜中,过滤磁场作用于弧斑、靶中毒现象,电子和离子的回流和叠加偏压等因素影响作用的大小进行了实验分析.结果表明,磁场对弧斑分裂和弧斑运动速度的综合作用最为显著是由于直线型过滤电弧形成的瓶颈磁场造成的电子和离子的回流,以及直流叠加脉冲偏压形成的放电空间的等离子体磁撞,分解和离化的所起的共同作用的结果.这对于控制电弧离子镀沉积薄膜中的颗粒尺寸和颗粒密度,指定合理的工艺参数有一定的指导作用.     

射频感应耦合等离子体朗缪双探针诊断分析

采用朗缪探针法对射频感应耦合等离子体进行了诊断分析,得到了圆柱形ICP放电装置的电子密度和电子温度。通过朗缪双探针研究了不同放电气压、不同射频功率、不同放电位置、不同气体组分对等离子体参数的影响。一定功率下,电子密度在30Pa-100Pa之间随气压的增加而增大,在100Pa-160Pa之间随气压的增加而减小,电子温度在30Pa-160Pa之间随气压的增加而减小;一定气压下,电子密度在50W-1900W之间随功率的增加逐渐增大,电子温度在50W-900W之间随功率的增加而减小,在900W-1900W之间随功率的增加而增大。等离子体辉光区域不同位置的电子密度和电子温度各不相同,电子密度大的位置具有较低的电子温度。氩氮混合气体的电子密度随着气压的增加而减小,氮气在混合气体中的比例越高混合气体的电子密度越小;氩氮混合气体相比纯氩有着更高的电子温度,且氮气含量越高混合气体的电子温度也越高。     

不同激发频率下小型感应耦合等离子体特性研究

等离子体小型化后往往会产生一些独特的等离子体性质.本文采用朗谬尔探针和高分辨率发射光谱技术对不同激发频率下产生的小型感应耦合等离子体进行了测量,选用的三种频率为13.56MHz,27.12MHz和40.68MHz.朗谬尔探针的实验结果表明,随着射频输入功率的增加以及激发频率的上升均会导致等离子体功率吸收的增强,从而导致了离子密度增大和电子温度下降.利用了气体追踪法测量感应放电中的气体温度,可以发现,由于电子诱导加热的作用,气体温度随气压和输入功率的增加而增加,射频频率的提高也有助于等离子体气体温度的上升.     

新型阴极弧电源研制及脉冲增强电子发射(P3e)效应研究

本文研制了新型脉冲阴极弧电源,并实现了脉冲增强电子发射(P3e)以提高真空室内等离子体密度。该电源核心由脉冲发射和维持电流系统构成,由单片机和触摸屏系统协同控制和管理。对P3e电源进行放电特性和脉冲增强电子发射效应进行了研究。结果表明,在相同平均电弧电流条件下,与直流相比,P3e技术能够显著提高工件(基体)脉冲电流与平均电流。在电弧平均电流90 A时,基体脉冲电流由5 A提高到19.6 A,基体平均电流由2.2 A最大提高到4.6 A,表明脉冲增强了电子发射,进而获得高的等离子体密度,这将有助于增加膜层致密性、降低膜层应力。该新型电源对于阴极弧靶中毒抑制、膜层结构改善、膜层颗粒污染控制具有重要的意义。     

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...     

交叉型天线感应耦合等离子体源放电特性及均匀性

本文介绍了一种交叉型天线射频感应耦合等离子体源,射频天线穿过交叉排列的石英管内置于真空腔体中.本文运用朗谬尔探针方法诊断了放电等离子体的参量及其均匀性,运用发射光谱技术进行了Af谱线[4s'(1/2)0-4p'(1/2)]的发光强度的表征,并使用自制的Rogowski线圈测量了天线中的射频电流变化.结果表明,等离子体放电随着射频输入功率的增加存在着E模式向H模式的转变,H模式放电时发光强度及射频电流明显增大.电子温度随气压的增大而降低,几乎不受功率的影响.该等离子体源所产生的等离子体密度较高,等离子体均匀性在中心±60mm区域内优于90%.     

直流等离子体的双探针诊断

用双探针法对Ｎ２、Ｈ２、空气等的直流等离子体进行了诊断，得到了直流等离子体负辉区中电子温度Ｔｅ、电子密度Ｎｅ的径向分布以及Ｔｅ、 Ｎｅ与放电气压、放电电流的关系。     

多弧离子镀中真空等离子体静电探针诊断方法的研究

多弧离子镀中的等离子体是由辉光等离体和弧光等离子体迭加而成的。本文主要叙述了这种等离子体诊断方法和对用静电探针诊断这种等离子体的研究成果。这套等离子体诊断系统性能稳定，是目前国内外用于诊断多弧离子镀中等离子体的首套系统。用它诊断出的等离子体参数是首次对这种等离子体的数量描述。等离子体参数为；在真空度为２．６７Ｐａ～１０．６Ｐａ，放电电流为５０Ａ～８０Ａ，工件偏压为０～—２ｋＶ的条件下，等离子体密度在１．３×１０１５ｍ－３～２．３×１０１５ｍ－３范围内，电子温度在４３０至６６０ｅＶ范围内，空间电位相对于阳极为正，且在２伏至３伏范围内。