等离子体及其应用介绍-镀膜 - 图文-

1、 等离子体 及其应用介绍 目录 (一等离子体简介 (二真空镀膜方法和设备 (三等离子体镀膜技术的发展 (一等离子体简介 一. 什么是等离子体 二. 等离子体学科 三. 实验室等离子体 四. 高温等离子体 五. 低温等离子体 一. 什么是等离子体 1.物质第四态 2.等离子体产生 4.等离子体的准中性和表征参数 5.平均自由程和碰撞频率 6.等离子体鞘层 1. 物质第四态 固态、液态、气态和等离子态。 对等离子态则鲜为人知。 即由大量具有相互作用的带电粒子组成 的宏观时空尺度(大于德拜屏蔽半径 的体系。 2. 等离子体产生 等离子体是由于载能电子碰撞中性原子变成离子的结果 沙哈方程: 实验也证明

2、,只有当kT>0.1eV时气体才有明显的电离 复合 0+ 1+ e- e- 等离子体产生的方法与电子的产生和加速密切联系 在后面分别介绍 3.带电粒子在电磁场中的运动 4. 等离子体的准中性和表征参数 正离子和电子组成的 电中性的流体 当空间尺度<德拜半径 就不能称为等离子体 例如:电子束/离子束 就不能称为等离子体 粒子分布函数: 密度 (ne 、ni 、nn ;电离度： ne / nn 温度 (Te 、Ti 电子/离子的平均动能 (1eV = 12000°c 等离子体能量:nkT,低密度/低温等离子体能量很低; 等离子体电位: (Vp 5. 平均自由程和碰撞频率 平均

3、自由程是粒子在经受一次碰撞之前所行走的平均距离 For 5 mtorr of argon (300K with 5eV electrons Collision type Mean Free Path 40 m 电子-电子 电子-氩(电离 电子-氩(二次电离 氩-氩 电子-氩 (动量损失 50 cm 5m 100 m 2 cm 6. 等离子体鞘层 7. 等离子体的整体特性等离子体中的扩散输运 单极扩散: DkT/m 电子比离子快得多 双极扩散 :电子离子共同的扩散 二. 等离子体学科 三. 实验室等离子体 ¾高温等离子体 ¾低温等离子体 四. 高温等离子体 木材水力核裂变 煤

4、炭风力核聚变 石油太阳能 ¾ ¾ ¾在海水D有极大的储量,1升海水300升汽油 ¾聚变能是人类清洁而又无限的理想新能源 聚变电站示意图 五. 低温等离子体 材料、信息 、能源、化工、冶金、机械、环保、军工、和 航天 ¾热等离子体 ¾冷等离子体 1. 热等离子体及其应用 A. 等离子体焊接与切割 B. 喷涂和表面改性 C. 等离子体合成与分解 D. 等离子体冶金和中间包加热 E. 等离子体炬燃烧废物 A. 等离子体焊接与切割 B. 等离子体喷涂和表面改性 C. 等离子体合成与分解 D. 等离子体冶金和中间包加热 E. 等离子体炬燃烧废物

5、 大气压放电等离子体低气压放电等离子体 2. 冷等离子体及其应用 A. 大气压放电等离子体 大气压放电等离子体的应用 a. b. c. d. e. a. 等离子体光源和显示b. 等离子体表面处理c. 等离子体刻蚀加工d. 等离子体离子源e. 等离子体制备薄膜材料B. 低气压放电等离子体的应用 a. 等离子体光源和显示 b. 等离子体表面处理 C. 等离子体刻蚀加工 D. 等离子体离子源 D. 等离子体离子源 研究等离子体的主要单位 E. 等离子体制备薄膜材料 E. 等离子体制备薄膜材料 (二真空镀膜方法和设备 研究等离子体的主要单位 如上所述,等离子体在薄膜科技中有广泛 应用,清洗、刻蚀、去胶

6、等,例如在微电子 行业,有40%的加工工业离不开等离子体。 没有离子与基片和薄膜表面直接相互作用 传统方法的缺点: (二真空镀膜方法和设备 二、离子镀膜与等离子体增强镀膜 有离子与基片和薄膜表面直接相互作用 现在可以毫不含糊地说,镀膜离不开等离子体! 离子参与镀膜的重要性 离子的运动特性 束流的方向和能量 鞘层电场的方向和 能量 离子束具有方向性 能量由加速电压决 定。 等离子体鞘层电场方向:与壁垂直 能量与等离子体参数有关 离子与表面相互作用 离子参与镀膜创造的条件和结果 离子镀膜 用等离子体生成膜料,同时起辅助作用 目前常用的是: 等离子体增强镀膜 不用等离子体生成膜料,但采用等离子体辅助,包括镀 前、镀后处理。 最重要的是研究合用的等离子体源。 离子镀膜 用等离子体生成膜料,同时起辅助作用 不用等离子体生成膜料,但采用等离子体辅助,包括镀 前、镀后处理。 最重要的是研究合用的等离子体源。 合用的等离子体源分析 最重要的是研究合用的离子束源。 离子束源的基本概念 合用的离子束源分析 (三等离子体镀膜技术的发展 一、等离子体镀膜技术的发展历程 二、等离子体镀膜技术的应用形式 三、非平衡等离子体磁控溅射技术 四、等离子体增强蒸发镀技术 五、射频ICP 等离