离子源辅助法制备TiN及等离子体特性研究

采用TCP等离子体辅助电子束蒸发沉积技术,在室温条件下的玻璃基片上制备了纳米结构的氮化钛薄膜.运用X衍射技术对该薄膜进行表征.利用朗缪尔静电双探针诊断了蒸发镀膜装置反应室内等离子体密度及分析其分布规律,并分析了气压和功率对等离子体分布的影响.结果表明:离子源源口等离子体密度较大且分布不均匀;反应室内等离子体迅速扩散,密度变小且分布趋于均匀.     

电子束蒸发镀膜反应室内的等离子体空间分布

利用Langmuir探针诊断方法,得到了放电气压0.1Pa、射频13．56MHz、功率200W、加速栅压-200V和减速栅压 85V条件下,电子束蒸发镀膜反应室内的等离子体空间密度分布,以及不同放电气压和不同偏压下反应室内的等离子体密度分布．通过对反应室中等离子体空间分布的分析,得到离子密度均匀区域、合适的反应气压和合适的加速栅电压、减速栅电压范围．     

直管式反应室感应耦合等离子体技术制备氮化硅薄膜研究

采用直管式反应感应耦合等离子体增强化学气相沉积法(ICPECVD)制备氮化硅薄膜，并用傅立叶变换红外光谱仪测试了氮化硅薄膜的红外光谱，结果表明氮化硅薄膜中不仅存在Si—N键，而且由于杂质氢的存在而含有Si—H键和N—H键．用朗缪尔单探针测试了直管式反应室中的等离子体参数，得到离子密度Ni在反应室内轴向以及径向位置的变化规律，弄清了离子密度Ni分布比较均匀的区域，分析了离子密度Ni分布的均匀性对等离子体干法刻蚀和薄膜制备的影响和意义。     

微波电子回旋共振等离子体放电特性研究

为了深刻理解微波电子回旋共振(ECR)等离子体的物理机制、瞬态过程以及空间分布特性,首先利用光栅光谱仪对ECR氮等离子体发射光谱进行了研究,然后利用朗缪尔双探针测量了装置反应室内等离子体密度的空间分布,并分析了放电气压对等离子体空间分布的影响,结果表明: ECR氮等离子体中主要发生的是碰撞激发、碰撞电离,碰撞离解等微观过程,且等离子体的主要成分是激发态的 ;受磁场梯度影响的反应室上游区,等离子体分布不均匀,受等离子体密度梯度影响的下游区,等离子体则具有良好的均匀性;对于特定的微波功率(PW=400W),放电气压存在一个最佳值(p=0.07Pa).     

等离子体参数诊断及其特性研究

利用朗缪尔探针，诊断了Pw=650W、Im=145A、p=O．1Pa条件下在微波电子回旋共振等离子体增强有机金属化学气相沉积ECR-PEMOCVD装置反应室中ECR等离子体密度和电子温度的空间分布规律并分析了磁场对等离子体分布的影响．上游I区的等离子体受磁场梯度影响、按磁场位形扩散且等离子体分布不均匀；下游Ⅱ区的等离子体具有良好的径向分布均匀性．下游Ⅱ区z=30cm、直径为16cm区域内等离子体密度均匀性达到了96．3％．这种大面积均匀分布的等离子体在等离子体加工工艺中具有广泛的应用。     

微波放电氢等离子体的特性诊断和分析

在微波等离子化学气相沉积装置中,分析了反应室内等离子密度空间分布以及等离子密度与气压和功率的关系,还分析了Hα(656.3 nm)的峰值强度与气压和功率的关系,得到了微波放电氢等离子体内部的基本特性.     

相对论长脉冲激光在非均匀等离子体中的传播特性

通过解析和数值方法研究了相对论长脉冲激光在非均匀等离子体中的传播.首先,得到了激光脉冲在均匀等离子体中传播的解析解,并通过数值模拟进行了验证.结果表明,长脉冲激光在均匀等离子体中传播时,脉冲宽度的变化不影响激光强度空间分布的变化;然而,激光脉冲的强度和电子密度的空间分布可以通过调制等离子体频率来调节.在具有高斯型密度分布的非均匀等离子体中,随着高斯型密度分布振幅的增大,激光脉冲的强度逐渐增强,激光脉冲的横向分布逐渐呈现出尖锐状分布;在具有反高斯型密度分布的非均匀等离子体中,随着反高斯型密度分布振幅的减小,激光脉冲的强度逐渐减小,激光脉冲呈现横向平台状分布.因此,等离子体的非均匀性对长脉冲激光的传播有着重要的影响.     

表面波等离子体天线物理特性的理论分析

根据表面波驱动等离子体的方法,建立一种表面波等离子体天线实验系统装置.在该实验系统中,根据等离子体天线的典型实验参数条件,从理论上对该表面波等离子体天线的特性进行了分析,包括:等离子体的电子温度、等离子体密度及其沿等离子体柱的分布情况、等离子体噪声及其对天线噪声的影响,以及等离子体天线的实际长度和导电率与表面波驱动的射频功率的关系.分析结果表明,等离子体圆柱的长度因射频功率的方根增加而增长,而沿圆柱的导电率呈线性关系.     

等离子体制备低表面能薄膜性能研究

以六甲基二硅氧烷为反应单体,采用连续与脉冲射频(RF)等离子体两种放电模式聚合低表面能薄膜,研究了连续放电不同功率、脉冲放电不同脉冲宽度和间隔对聚合薄膜性能的影响.通过对薄膜性能的表征:接触角的测量,红外光谱、X光电子能谱和原子力显微镜的结构和表面分析,发现在低输入功率和脉冲等离子体大与空比条件下,可得到表面能低、疏水性能好、表面结构可控的低表面能薄膜.     

电子密度对PCVD制备SnO_2导电薄膜的影响

利用双探针测得了管式射频等离子体反应器内电子密度的轴向和角向分布,并制得了SnO_2透明导电薄膜.实验表明,薄膜的沉积速率、电学性能及结晶形态受等离子体电子密度的影响较大.在电子密度高的地方,薄膜沉积速率快,薄膜电阻低,其薄膜的晶粒也均匀细微密集.     

MEVVA离子源等离子体密度测量

采用静电探针方法测量了ＭＥＶＶＡ离子源中的等离子体，得到了单探针，双探针的特性曲线，等离子体电子温度和等离子体离子密度以及离子密度随离子源轴向的变化和径向分布。其中离子密度随离子源径向的分布近似为高斯分布，还研究了等离子体密度与弧流的关系，并采用加会切磁场的方法试图改善等离子体密度的径向分布的均匀性，得到了一些有益的结果。     

射频离子推力器束流特性数值模拟

为了分析射频离子推力器束流特性,基于二维流体模型对自研的11 cm射频离子推力器开展放电室等离子体数值模拟,获得给定电气参数下离子密度、电子温度等关键参数的分布特性;研究了等离子体参数和束流大小与射频功率间的函数关系;以等离子体参数和栅极参数为输入,基于离子光学系统模型获得不同工况下的单孔离子引出轨迹.研究结果显示:离子密度和电子温度分别沿放电室径向逐渐减小和增大,有利于获得更好的束流均匀性及更大的束流;束流大小与射频功率呈线性正相关关系,有利于实现束流连续精确可调;屏栅上游鞘层的形成与离子密度、离子种类、栅极电压组合相关,综合考虑以上因素获得最佳束流聚焦和引出特性.     

ELECTROMAGNETIC REFLECTION FROM NONUNIFORM MAGNETIZED PLASMA SLAB

给出了用于分析多层磁化等离子体介质板的电磁反射、吸收和传输系数的新技术———散射矩阵法（ＳＭＭ）．在这个分析技术中,冷的、稳态、碰撞、磁化的非均匀等离子体板被模拟成许多层．每层中的等离子体具有固定的电子密度,但整个层中等离子体的电子密度剖面满足实际的分布函数．在极限情况下,本文结论与已有文献的结果相一致．在等离子体中电子密度为抛物线剖面分布的情况下,分析了它的电磁反射特性随非均匀等离子体参数和等离子体介质板厚度的变化规律     

非均匀磁化等离子体介质板的电磁反射

给出了用于分析多层磁化等离子体介质板的电磁反射、吸收和传输系数的新技术－散射矩阵法，在这个分析技术中，冷的，稳态，碰撞，磁化的非均匀等离子体板被模拟成许多层。     

等离子体离子源磁场分布数值计算

在离子源的设计中，为了减少等离子体的器壁复合损失，经常采用磁场对等离子体进行约束；但磁场分布的复杂性，给实际测量带来了困难。介绍采用磁荷法对低能辐照离子源中磁场分布进行计算，给出了计算结果，并讨论了误差可能产生的原因及其影响。计算结果对于离子源设计中的阴极热电子发射、离子束有效引出面积确定体的有效约束等重要问题有一定参考价值。     

纳米粉体材料氮化硅的ICP制备技术和红外光学特性

采用CP等离子体化学气相沉积技术,用硅烷和氮气为反应气体合成氮化硅纳米粉体．利用朗缪尔探针诊断了反应室内等离子体参数,得到不同位置、不同功率和不同气压下等离子体密度的变化规律．等离子体密度随着功率的增大而增大,随着气压的升高而减小,由于离子鞘层的存在,提供了局部等离子体密度稳定的区域．利用傅立叶红外光谱仪分析了氮化硅纳米粉体红外光谱和键态结构的特性,结果表明：氮化硅的表面特性和纳米材料的表面效应导致富氧层的存在．     

金属等离子体浸没Ta+和Ti+离子注入

采用由阴极真空孤等离子体源、负脉冲高压靶台和磁过滤系统组成的金属等离子体浸没注入系统,实现Ｔａ＾＋和Ｔｉ＾＋浸没注入,并对离子注入层予以表征。结果表明,等离子体浸没离子注入钽和钛的ＲＢＳ分析射程,低于按设定加速电压的注入能量计算的ＴＲＩＭ射程。