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射频等离子体中尘埃粒子和尘埃空洞的实验研究

作　者: 宋巧丽
导　师: 王德真；张鹏云
学　校: 大连理工大学
专　业: 等离子体物理
关键词: 射频等离子体鞘层 尘埃粒子 尘埃空洞
分类号: O539
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 90次
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内容摘要


带电的尘埃粒子广泛存在于宇宙空间、实验室等离子体装置中和材料等离子体加工工艺中。近年来，特别是在人们认识到尘埃粒子是影响半导体集成电路加工质量的关键问题后，关于尘埃粒子在等离子体中的带电量、尘埃粒子在鞘层中的生长及其运动模式等方面的研究备受关注。本文所研究的尘埃颗粒是利用等离子体增强化学反应法原位生成的。文中着重进行了以下两个方面的研究： 一、等离子体中尘埃粒子平衡电荷量的测量 通过研究尘埃粒子在平衡位置处的受力情况确定尘埃颗粒所带的电荷量。主要考虑两种力的作用即尘埃粒子所受的电场力和重力。根据这两种力的平衡关系就可以粗略得出尘埃粒子在平衡位置处的电荷量。 计算结果表明：实验中所研究的尘埃粒子在平衡位置处所带的电荷为10~2-10~6个基本电荷，这和其他研究者的结果比较符合。 二、等离子体中尘埃云和尘埃空洞的研究 本文主要研究在射频(13.56MHz)等离子体中，尘埃云在等离子体中的形成、生长过程，研究了尘埃颗粒在等离子体鞘层中的行为模式如悬浮位置、悬浮状态、不稳定性等。特别是研究了反应参数如气压、射频功率、电极形状等对尘埃空洞的形成、大小及其运动变化的影响。 实验结果表明：1．随着反应气压的增加，尘埃云和尘埃空洞的尺寸也逐渐增大，但当气压增大到一定值时，空洞的扩张速度会变慢。2．随着射频功率的增加，尘埃云和空洞的大小都是随功率先增大后减小的。3．驱动电极上约束孔的形状不影响尘埃空洞的形状，但是约束孔的大小影响形成的空洞大小。4．在空洞的形成过程中伴随着空洞的扩张和收缩以及旋转现象发生。

全文目录


1 综述  7-17
  1.1 尘埃等离子体简介  7-8
  1.2 尘埃等离子体物理的研究进展  8-11
    1.2.1 尘埃等离子体中的粒子输运  9-10
    1.2.2 尘埃等离子体的集体特性  10
    1.2.3 尘埃等离子体品格  10-11
  1.3 射频等离子体壳层特性  11-13
  1.4 尘埃等离子体的基本研究方法  13-16
    1.4.1 理论研究方法  13-14
    1.4.2 尘埃等离子体的数值计算和模拟研究  14-15
    1.4.3 尘埃等离子体的实验研究  15-16
  1.5 本文主要介绍  16-17
2 射频等离子体  17-27
  2.1 射频等离子体简介  17-20
    2.1.1 容性耦合  19-20
    2.1.2 感性耦合  20
  2.2 射频等离子体的性质  20-27
    2.2.1 容性耦合射频等离子体性质  20-24
    2.2.2 感性耦合射频等离子体性质  24-27
3 实验设备和实验方法  27-30
  3.1 尘埃等离子体实验设备  27-28
  3.2 实验方法  28-30
4 等离子体中尘埃粒子平衡电荷量的测量  30-36
  4.1 尘埃电荷量的测量方法  30-34
    4.1.1 通过尘埃等离子体波的色散关系来确定尘埃颗粒电荷量  31
    4.1.2 通过尘埃颗粒垂直振荡测尘埃颗粒电荷量  31-32
    4.1.3 通过解浮置电位，计算尘埃颗粒电荷量  32
    4.1.4 电场偏转法  32-33
    4.1.5 通过尘埃颗粒的平衡位置确定尘埃颗粒电荷量  33
    4.1.6 通过两个尘埃颗粒对心碰撞过程中的轨迹确定尘埃颗粒电荷量  33-34
  4.2 实验结果  34-35
  4.3 小结  35-36
5 常温下射频等离子体法合成碳化硅膜的研究  36-42
  5.1 实验部分  37
    5.1.1 实验装置  37
    5.1.2 碳化硅膜沉积实验  37
  5.2 结果讨论  37
  5.3 结果讨论  37-41
    5.3.1 合成的材料分析  37-41
    5.3.2 机理讨论  41
  5.4 小结  41-42
6 等离子体中尘埃颗粒和尘埃空洞的研究  42-55
  6.1 实验结果的讨论  43-46
    6.1.1 对尘埃颗粒的研究  43-44
    6.1.2 对尘埃云的研究  44-46
  6.2 对尘埃空洞的研究  46-53
    6.2.1 研究放电参数对尘埃空洞、尘埃云形状和大小的影响  46-49
    6.2.2 从驱动电极侧面观察到的尘埃空洞  49-52
    6.2.3 空洞的旋转和振荡  52-53
  6.3 尘埃空洞的形成原因分析  53-55
7 对今后工作的改进意见  55-56
参考文献  56-64
致谢  64-67

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 等离子体物理学 > 等离子体物理的应用
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