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介质阻挡放电等离子体中氧原子密度的发射光谱测量

作　者: 杨保姣
导　师: 徐勇
学　校: 大连理工大学
专　业: 物理化学
关键词: 发射光谱介质阻挡放电氧气等离子体诊断
分类号: O657.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

氧原子作为一种反应物质在表面处理过程中起到了非常重要的作用,比如等离子体刻蚀、高温半导体薄膜氧化等。一般情况下,高密度氧原子通过各种不同的放电方式制得,这些放电方式包括微波放电、射频放电、介质阻挡放电等,而其中介质阻挡放电以其设备简单、成本低等特点而利于大规模工业生产。在所有涉及氧原子的应用中,氧原子密度作为一个重要参数是有必要确定的。目前确定氧原子密度的方法主要有光谱法和滴定法。在常用的光谱技术中,真空紫外吸收光谱法和激光诱导荧光光谱法能在一定条件下确定基态氧原子密度。然而,由于发射光谱法设备简单,不干扰放电体系,只需测得激发物种的发射强度,更加重要的是,只要选定了一个合适的内标物质,基态氧原子的密度就可以确定,因此发射光谱法仍被人们所青睐。本文就是利用发射光谱法,以Ar为内标物,对02／Ar介质阻挡放电等离子体进行诊断。本论文测量了O2/Ar等离子体中氧分子的离解率,测出了777 nm谱线强度随气体流量、放电电压及气压的变化规律。发现当放电电压为7 kV,流量为1000 sccm,气体气压由50 Torr升至200 Torr时,氧分子的离解率由2.8%下降至0.7%。此外,本文还讨论了各种放电参数对氧原子密度的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-9
1 文献综述  9-27
  1.1 气体放电的研究概况  9-10
  1.2 等离子体状态的分析  10-11
  1.3 气体的击穿  11-15
    1.3.1 帕邢定律  11-12
    1.3.2 杂质气体对击穿电位的影响  12-13
    1.3.3 电极对击穿电位的影响  13-14
    1.3.4 电场分布对击穿电位的影响  14
    1.3.5 外界电离源对击穿电位的影响  14-15
  1.4 介质阻挡放电  15-24
  1.5 低气压低温等离子体的光谱诊断  24-26
  1.6 本论文的选题  26-27
2 实验内容  27-40
  2.1 实验装置  27-28
  2.2 实验原理  28-36
    2.2.1 光谱的产生机理  28-32
    2.2.2 发射光谱诊断的实验装置  32-36
  2.3 基态氧原子浓度计算公式推导  36-40
3 氧气介质阻挡放电发射光谱诊断研究  40-47
  3.1 针板式电极结构与板板式电极结构比较  40-41
  3.2 氧原子信号随放电参数的变化规律  41-43
    3.2.1 介质阻挡放电中谱线强度随气压的变化  41-42
    3.2.2 介质阻挡介质阻挡放电中谱线强度随流量的变化  42-43
    3.2.3 介质阻挡放电中谱线强度随电压的变化  43
  3.3 电子温度和氧气离解率随气压和电压的变化  43-47
    3.3.1 电子温度随气压的变化  43-45
    3.3.2 O_2离解率随气压和电压的变化  45-47
结论  47-48
参考文献  48-52
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  52-53
致谢  53-54

介质阻挡放电等离子体中氧原子密度的发射光谱测量

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