非平衡等离子体技术和应用现状

发布者: 发布时间:2014/4/28 15:47:31 阅读:次 【字体:

非平衡等离子体又称为冷等离子体,主要采用辉光放电、微波放电、电晕放电、电介质阻挡放电等方法产生。通常辉光放电与微波放电中气体压强远低于大气压(如0.1~1OOPa),因而气体粒子密度低,粒子间碰撞弱,放电电压不超过1000v。

电子在外电场加速作用下获取的能量不能及时地传递给重粒子(原子、离子、自由基、分子等)。结果,低气压等离子体中电子温度远高于重粒子温度,电子温度高达几十万度,而重粒子温度则接近或略高于室温。

这是一种典型的非平衡等离子体。高气压下气体放电,放电电压比低气压下放电电压高几十倍上百倍,电场强度大,电子在极短时间内获得很大能量,与中性粒子碰撞并交换能量,但是高气压放电脉冲周期短,每个周期内电子与中性粒子作用时间短,中性粒子获得能量低,仍然保持很低温度,这种放电仍然形成非平衡等离子体。

电晕放电、介质阻挡放电是高气压下形成非平衡态等离子体的典型放电方式。非平衡等离子体已经广泛用于微电子加工、光记录与磁记录介质加工、机械加工工具制造、玻璃装饰、光电池及电光源的方面。

尤其在微电子器件和磁介质材料加工方面,一些财力雄厚与科研力集中的大公司(如美国的IBM公司,日本的许多生产家电器材的公司)、大试验室(如美国的AT&TBell试验室)的介入起着重要的推动作用。当前,国内正在大量进行用低气压等离子体实现薄膜沉积和表面改性的工作。这一方面是因为有可能制备出种类繁多、有特殊应用前景的新颖涂层和表面:

另一方面是因为所需的荃本设备规模不是很大。国内在微电子加工和刻蚀方面的研究工作并不是很普遍,而国外(尤其是美、日)在徽电子工业中己投入了巨大的力量,设备和技术的进展十分迅速。非平衡等离子体最重要的应用领域主要包括刻蚀、薄膜沉积和材料表面改性等方面。

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