螺旋波低溫低壓氫等離體Langmuir探針?lè)ㄅc發(fā)射光譜法診斷研究.pdf

1、低壓低溫等離子體作為重要的材料加工手段,在微電子、顯示技術(shù)、超大規(guī)模集成電路工藝以及新材料等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。其中在等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)(PCVD)薄膜制備過(guò)程中,等離子體狀態(tài)直接影響薄膜的品質(zhì)與性質(zhì)。等離子體參數(shù)包括等離子體溫度、等離子體密度、電子能量分布函數(shù)、離子能量以及各種離子和激發(fā)基團(tuán)狀態(tài)參數(shù)等。因此,為了獲得實(shí)驗(yàn)宏觀參數(shù)與等離子體狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系,為等離子體沉積薄膜提供必要的技術(shù)支撐,展開(kāi)低壓低溫等離子體狀態(tài)研究是一項(xiàng)

2、非常有意義的工作。
　　 螺旋波通過(guò)朗道阻尼的方式加熱電子產(chǎn)生螺旋波等離子體,最突出的優(yōu)點(diǎn)是具有非常高的離化率。本文采用螺旋波激發(fā)等離子體方法產(chǎn)生氫等離子體,利用Langmuir探針?lè)ㄅc發(fā)射光譜法對(duì)螺旋波誘導(dǎo)的低壓氫等離子體進(jìn)行診斷,測(cè)得了氫等離子體I—V特性曲線以及發(fā)射光譜,通過(guò)Druyvesteyn理論方法和日冕模型,并運(yùn)用Boltzmann圖解法,研究螺旋波誘導(dǎo)的低壓氫等離子體電子能量幾率函數(shù)(EEPF)、有效電子溫度(T

3、eff)、電子密度(ne),以及氫原子激發(fā)態(tài)、氫分子的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)激發(fā)態(tài)隨實(shí)驗(yàn)參數(shù)(如功率(Prf)、氣壓(P)、約束磁場(chǎng)(B)等)的變化規(guī)律。本文特點(diǎn)是在理論分析中利用探針的結(jié)果對(duì)光譜結(jié)果進(jìn)行分析,真正實(shí)現(xiàn)了探針與光譜相結(jié)合的方法。結(jié)果表明:EEPF隨功率、氣壓和磁場(chǎng)的增加,峰位均由高能緩慢向低能移動(dòng)；Teff隨功率、氣壓、磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而下降；ne隨射頻功率的增大發(fā)生密度跳躍,隨氣壓的增大表現(xiàn)出先增大后減小的規(guī)律,隨約束磁場(chǎng)強(qiáng)度增加而

4、增加；氫原子激發(fā)溫度隨射頻輸入功率的增加逐漸升高,隨著氣壓的增大降低;隨輸入射頻功率的增大,氫分子振動(dòng)溫度降低,轉(zhuǎn)動(dòng)溫度降低;隨著氣壓的增大,氫分子振動(dòng)溫度逐漸降低,轉(zhuǎn)動(dòng)溫度逐漸升高,并出現(xiàn)波動(dòng);隨磁場(chǎng)增加,氫分子振動(dòng)溫度呈現(xiàn)先降低再增大的趨勢(shì),而氫分子轉(zhuǎn)動(dòng)溫度呈現(xiàn)降低-升高-降低-升高趨勢(shì)。
　　 計(jì)算擬合得到的實(shí)驗(yàn)參數(shù)變化規(guī)律與國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)相比較基本一致,參數(shù)值均在可參考范圍內(nèi),表明本實(shí)驗(yàn)結(jié)合Langmuir探針?lè)ê桶l(fā)射光譜法