放电电流对热阴极等离子体化学气相沉积金刚石膜影响

建立了快速沉积高品质金刚石膜的热阴极辉光放电等离子体化学气相沉积新方法. 相对于常规冷阴极辉光放电而言,热阴极辉光放电是一种新型放电形式,具有许多新的特性,其中重要一点是具有较高的放电电流(6.0～10.0 A). 较高的放电电流既是热阴极辉光放电本身的突出特点,同时对于化学气相沉积金刚石膜工艺也产生重要影响. 实验研究了放电电流于金刚石膜沉积速率、表面形貌和热导率的影响,发现由于放电电流影响辉光放电的等离子体区和阳极区,进而对金刚石膜的沉积速率和品质有很大影响. 特别是通过放电电流的提高,可以有效地提高金刚石膜的品质,这对于制备优质金刚石膜产品有重大意义.     

金刚石膜制备工艺对其应力-应变特性的影响

研究了在直流热阴极辉光放电等离子体化学气相沉积制备金刚石厚膜的工艺过程中, 放电电流和甲烷浓度对金刚石膜应力-应变特性的影响规律.      

钽阴极在热阴极辉光放电中行为与防护

为快速沉积高品质金刚石膜,建立了热阴极等离子体化学气相沉积方法．相对于常规冷阴极辉光放电而言,热阴极辉光放电是一种新型放电形式,具有许多新的特性,其中重要一方面是阴极工作在较高的温度（700～1200℃）．研究了钽阴极在此温度条件下,在PCVD气氛中的反应情况．结果表明,钽与气氛中的碳反应形成了有益于放电和阴极防护的碳化钽表面,而气氛中氧的存在会影响阴极的正常工作,甚至造成阴极损坏．为有效保护阴极,需严格控制真空系统的本底真空度和漏气率．     

热阴极辉光放电中的影响因素分析

热阴极辉光放电工作在大电流状态,具有向弧光放电转化的趋势.事实上,由辉光放电向弧光放电的转化,是人们获得弧光放电的常用方法之一.然而这个辉-弧转化趋势对辉光放电的稳定工作是不利的.为了抑制阴极上的拉弧现象,除了对阴极的材料和工作温度进行研究外,还需对阴极的其它一些因素进行分析研究.实验表明,这些因素对于辉光放电的稳定起着同样重要的作用.     

放电电压对直流热阴极制备金刚石厚膜的影响

利用直流热阴极辉光放电方法制备出了高品质金刚石厚膜,生长速率达到20μm/h,生长厚度达到3mm.为了解其工作特性、优化沉积工艺,本文研究了放电电压对金刚石沉积速率和品质的影响.通过对扫描电镜、拉曼谱和XRD图谱分析得出,随着放电电压的增加,沉积速率呈下降趋势,电压在850～950V范围金刚石中石墨和非晶碳明显减少,晶粒均匀,表面晶向以(110)为主,金刚石薄膜的质量显著提高.     

锡掺杂的氧化铟透明导电膜的霍尔系数测量

采用直流辉光等离子体辅助反应蒸发法在玻璃基片上沉积了锡掺杂的氧化铟锡（ＩＴＯ）透明导电膜。在沉积过程中保持了辉光放电电流、氧分压、氧流量、蒸发速率等工艺参数不变，而基片温度由室温变化到达３００℃。用四探针法测量了膜的方阻和用直流法测量了膜的霍尔系数，计算出膜的电阻率ρ、霍尔迁移率μ、载流子浓度ｎ，从而研究了基片温度对膜的导电性能的影响。     

a-C∶H做硅太阳电池AR膜的研究

本文报道了低压气相直流辉光放电沉积a-C:H膜和膜的部分物理、化学性质.这些性质非常接近于硅电池AR膜的最佳要求.在硅单晶太阳电池表面沉积1000(?)左右的a-C:H膜作为AR膜,在部分电池上获得了与SiO AR膜可比的结果.     

脉冲调制对大气压射频辉光放电稳定性的影响

大气压射频辉光放电的不稳定性是限制其应用的主要原因,脉冲调制射频技术有助于提高放电稳定性.通过试验诊断放电电学特性,进一步研究了大气压脉冲调制射频辉光放电中脉冲调制参数对放电稳定性的影响.当固定调制脉冲频率而降低占空比时,特别是当射频放电段工作在起辉阶段时,α放电模式的电压和电流范围都增加;当射频频率提高时也有助于增加射频放电工作在α模式的电流范围.在试验中固定电压幅值,研究射频频率在5、10和15 MHz时α-γ放电模式转变随占空比的变化,验证了在低占空比下可以获得更稳定的α模式放电,另外在氦气中掺入1.5%氮气的情况下获得了脉冲调制射频辉光放电稳定工作在α模式.研究结果表明,通过调制脉冲参数可以控制大气压脉冲调制射频辉光放电的稳定性.     

裸露金属电极大气压射频辉光放电研究进展

射频大气压辉光放电等离子体在等离子体辅助刻蚀、薄膜沉积、消毒灭菌、空气净化、战地生化清洗等领域有着非常广阔的应用前景.目前,采用具有裸露金属电极结构的等离子体发生器实现大气压条件下氦气、氧气以及空气等廉价气体的稳定射频辉光放电是一项具有挑战性的研究工作.本文以采用诱导气体放电法和局部电场强化法产生纯氮、纯氧及空气的大气压射频辉光放电等离子体以及大气环境下气体流动对等离子体放电特性的影响为重点.综述了裸露金属电极结构的大气压射频辉光放电等离子体电特性实验研究的最新进展.     

双层辉光沉积TiN涂层的力学性能研究

采用双层辉光离子渗金属技术,在硬质合金YG8基体表面上沉积TiN涂层,通过外观、宏观性能和显微硬度等分析测试,研究了源极到阴极距离、基体温度、辉光放电气压对TiN涂层性能的影响.结果表明:TiN涂层的致密度、均匀性主要受源极到阴极距离的影响,其结合力主要取决于基体温度,而"边缘效应"则主要与辉光放电气压密切相关.双层辉光沉积TiN涂层的优化工艺参数为源极到阴极距离10～12 mm,基体温度750～850 ℃,气压280～340 Pa,所沉积TiN涂层的最高显微硬度可达2 356 HV0.05.     

阴极真空弧放电等离子体的过滤及传输

阴极真空孤放电产生高密度等离子体的同时，也产生了尺寸可达微米量级的液滴，液滴对膜层的污染限制了它的应用。为解决这个问题，可采用轴对称磁场约束阴极斑，磁过滤器过滤等离子体出束中的液滴。结果表明液滴在磁过滤器出口处已基本上被过滤掉了，该处离子束流达到１２０ｍＡ。     

辉光放电离子轰击钎焊的阴极净化作用

本文研究了辉光放电离子轰击钎焊时阴极溅射现象对工件表面的净化作用。采用SEM和EDX对净化前后4J36和LF21工件进行表面分析,表明阴极净化作用可有效地清除氧化膜并改善钎料的铺展条件。文中还介绍了影响阴极净化作用的因素和增强净化效果的措施。正是由于离子轰击的产热特点和阴极净化作用,使得辉光放电离子轰击钎焊比一般真空钎焊具有明显的技术经济上的优越性。     

狭缝型微空心阴极维持放电等离子体

为在高气压条件下获得稳定、大体积的放电等离子体,实验研究了氩气中的狭缝型微空心阴极放电(SMHCD)特性. 设计了包括SMHCD的三电极放电系统,并利用SMHCD作为预电离源(等离子体阴极),在不同放电条件下测试了该系统的放电特性并讨论了其放电模式. 结果表明,SMHCD具有微空心阴极放电的特性,在适当条件下可以形成稳定的辉光放电. 利用SMHCD离子源可以获得大体积、高气压的狭缝型微空心阴极维持放电(SMSD)等离子体. SMSD具有普通直流辉光放电的特性,且SMHCD本身的放电电流以及第三电极处所加的电压对SMSD的形成有十分重要的作用. 该系统可以产生大面积均匀等离子体.     

硅烷射频辉光放电中的SiH_2/SiH_3

本文报道了采用四极质谱计实现在PCVD系统中对制备a－Si：H薄膜时的硅烷射频辉光放电中性基团的在线测量。获取了在低压强、小放电功率条件下,SiH2与SiH3基团的相对丰度比。     

非晶碳氮薄膜的X射线光电子能谱研究

采用空心阴极等离子体化学气相沉积法,在甲烷一氨气、氢气混合气体体系下,制备出了非晶碳氮薄膜。利用原子力显微镜（AFM）及X射线光电子能谱（XPS）对薄膜的表面形貌、成分及微观结构进行了测试和表征。结果表明,薄膜的表面光滑、致密,均方根粗糙度小于0．5nm;薄膜中的氮含量随NH3（H2）流速的增加呈现降低的趋势,sp^2C—N及sp^3C—N键含量均随氮含量的增加而增加。     

微空心阴极放电自持的辉光放电的理论及实验

利用蒙特卡洛方法模拟了微空心阴极放电（MHCD）出射电子的空间以及能量分布，并在此基础上模拟了微空心阴极放电自持的辉光放电中电子的空间分布．模拟表明减小MHCD绝缘层厚度，能有效地改变从微空心阴极放电中出射电子的能量分布，从而提高电子发射效率．对于给定的微空心阴极放电电压，电子的发射存在一个轴向电压阈值；轴向电压的进一步增加，出射的电子数会达到饱和．实验表明以MHCD作为辉光放电电子源是可行的，并且微空心阴极放电自持的辉光放电特性的实验结果和理论模拟是一致的．     

热阴极辉光PACVD金刚石厚膜的生长特性

对用热阴极辉光ＰＡＣＶＤ方法合成的金刚石厚膜，采用扫描电子显微镜进行了观察，研究了金刚石的生长机制．     

温度对氮活性粒子(N+,Nf)轰击阴极壁的影响

采用蒙特卡罗方法,模拟研究了氮直流辉光放电电子碰撞、离解和N2+电荷交换离解过程,产生的活性粒子(N+,Nf)轰击阴极壁的能量分布随放电气体温度的变化规律.结果表明阴极壁处活性粒子(N+,Nf)的能量最高且粒子数密度最大,最佳放电温度与参数(P,Vc)相关联.模拟结果为等离子体与材料表面的相互作用过程的认识提供了依据.     

快轴流气体激光器预电离的放电特性实验研究

通过对直流激励快轴流CO2激光器的交流预电离的研究,发现预电离能降低起辉电压,提高放电电流的稳定性,有效地消除激光器相邻阴极间的“拉弧”现象．还对这一现象进行了理论分析．