《微波放電zz》ppt課件

1、USTC SSIP LabUSTC SSIP Lab交流放電按照頻率劃分可分為高頻放電兆赫茲交流放電按照頻率劃分可分為高頻放電兆赫茲以上的氣體放電方式低頻放電兆赫茲以下以上的氣體放電方式低頻放電兆赫茲以下。低頻放電的外觀與直流放電一樣，放電電流發(fā)生低頻放電的外觀與直流放電一樣，放電電流發(fā)生周期性改動。周期性改動。高頻放電由天線電極從外部獲得功率，經(jīng)過高頻放電由天線電極從外部獲得功率，經(jīng)過電磁場對電子的加速作用來產(chǎn)生和維持等離子電磁場對電子的加速作用來產(chǎn)生和維持等離子體。體。高頻放電USTC SSIP LabUSTC SSIP Lab 在交流放電中，頻率對擊穿電壓的影響很大，普通情況下高頻比低頻

2、的擊穿電壓低。 高頻放電中正離子在陰極引起的次級電子發(fā)射過程對氣體擊穿和維持放電沒有重要作用，這是其與直流放電的明顯區(qū)別。USTC SSIP LabUSTC SSIP Lab 高頻放電雖與直流放電有些類似之處，但更重高頻放電雖與直流放電有些類似之處，但更重要的是由于放電機制不同產(chǎn)生了許多新的景象要的是由于放電機制不同產(chǎn)生了許多新的景象和特征，這些特征對等離子體化學反響來說是和特征，這些特征對等離子體化學反響來說是非常有利的，目前在適用化的非平衡等離子體非常有利的，目前在適用化的非平衡等離子體工藝中，高頻放電占絕對優(yōu)勢。工藝中，高頻放電占絕對優(yōu)勢。 高頻放電USTC SSIP LabUSTC S

3、SIP Lab 高頻放電根據(jù)天線電極耦合方式不同，又分為射頻放電包括電容耦合和感應耦合和微波放電也稱為電磁波耦合。 電容耦合：利用靜電場來加速電子直接激發(fā)E型放電。 電感耦合：利用感應電場加速電子感應激發(fā)H型放電。 電磁波耦合：利用電磁波產(chǎn)生等離子體直接激發(fā)E型放電 。USTC SSIP LabUSTC SSIP Lab 決議交流放電擊穿電場、電流和帶電粒子密度的要素有： 1任務氣體性質(zhì)和壓強、電子平均自在程、電子與氣體分子的碰撞頻率 2放電容器的尺寸 3外加電場E的頻率f和波長 外加電場的強度為：USTC SSIP LabUSTC SSIP Lab E型放電中，通常根本的導電電流由位移電流和

4、型放電中，通常根本的導電電流由位移電流和傳導電流共同組成，放電由高頻電場激發(fā)，傳傳導電流共同組成，放電由高頻電場激發(fā)，傳導電流并不閉合，放電比較弱。導電流并不閉合，放電比較弱。 H型放電中根本的導電電流具有閉合曲線的方式型放電中根本的導電電流具有閉合曲線的方式，由交變磁場感應的環(huán)形電場激發(fā)的，該放電，由交變磁場感應的環(huán)形電場激發(fā)的，該放電可以調(diào)理得很強?？梢哉{(diào)理得很強。E型放電和H型放電USTC SSIP LabUSTC SSIP Lab感應耦合放電H型放電Matching BoxRF PowerGasVacuum chamberUSTC SSIP LabUSTC SSIP Lab微波放電E型

5、放電簡介 微波放電：微波放電是將微波能量轉換為氣體微波放電：微波放電是將微波能量轉換為氣體分子的內(nèi)能，使之激發(fā)、電離以發(fā)生等離子體分子的內(nèi)能，使之激發(fā)、電離以發(fā)生等離子體的一種氣體放電方式。通常采用的頻率為的一種氣體放電方式。通常采用的頻率為2450MHz屬分米波段。屬分米波段。USTC SSIP LabUSTC SSIP Lab 微波等離子體的發(fā)生方法 采用微波放電時，由微波電源發(fā)生的微波經(jīng)過傳輸線傳輸?shù)絻δ茉?，再以某種方式與放電管耦合，經(jīng)過電磁場將能量賦予當作負載的放電氣體，無需在放電空間設置電極而功率卻可以部分集中，因此可獲得高密度等離子體。 下一張圖是微波放電安裝。USTC SSIP

6、 LabUSTC SSIP LabUSTC SSIP LabUSTC SSIP Lab以下圖那么是一種微波等離子體輔助CVD反響器，利用此反響器勝利地在非常低的基片溫度約100度下堆積出質(zhì)量很好的氧化硅膜。稍加修正后，也可用于其他合成化學反響。USTC SSIP LabUSTC SSIP Lab微波等離子體的運用 1.微波等離子體快速制備光導纖維 2.微波等離子體做強功率激光的高效激發(fā)泵源 3.MPCVD制造太陽能電池薄膜 4.MPCVD制造Tc超導薄膜 5.微波等離子體刻蝕技術 6.MPCVD合成金剛石薄膜 7.低功率微波等離子體合成氨 8.低功率微波等離子體合成氮氧化物 9.微波等離子體合

7、成與制備聚合物膜和無機膜USTC SSIP LabUSTC SSIP LabE型放電 在交變電場中要使放電不受頻率影響，間隙中的正離子必需在T/4內(nèi)完全進入電極，不構成間隙中的空間電荷。假設交變電場 正離子的遷移率為，那么正離子的挪動間隔為 為了計算最大頻率，必需確定間隙間隔d，使間隙間隔等于x，那么有0cosEEtUSTC SSIP LabUSTC SSIP Lab由于外加電壓反向之前最大的有效時間是T/4，那么那么電場的最大頻率為當電場頻率超越fmax時，正離子會在空間集聚。假設放電頻率一定，那么放電最大間隙為f和d通常有以下關系2tUSTC SSIP LabUSTC SSIP LabUSTC SSIP LabUSTC SSIP LabUSTC SSIP LabUSTC SSIP LabUSTC SSIP LabUST