微波等离子体化学气相沉积法合成金刚石

用微波等离子体化学气相沉积方法,在硅和石英玻璃基片上合成出了金刚石。     

Research progress in the study of atmospheric pressure glow barrier discharge

Atmospheric pressure glow barrier discharge (APGBD) can operate at high pressure, and so vacuum device is not necessary. Furthermore, the produced plasma by APGBD has moderate electron temperature and density besides good uniformity. Therefore, APGBD has extensive potential applications in industry and has been becoming a hot issue in the research of low temperature plasma. In this paper, the main problems in the study of atmospheric pressure glow discharge generated by dielectric barrier discharge, including the experimental setup, judging criterion, discharging conditions, physical mechanisms, and parameter diagnoses, are discussed, and further research prospects of APGBD are proposed.     

Research progress in the study of atmospheric pressure glow barrier discharge

Atmospheric pressure glow barrier discharge (APGBD) can operate at high pressure, and so vacuum device is not necessary. Furthermore, the produced plasma by APGBD has moderate electron temperature and density besides good uniformity. Therefore, APGBD has extensive potential applications in industry and has been becoming a hot issue in the research of low temperature plasma. In this paper, the main problems in the study of atmospheric pressure glow discharge generated by dielectric barrier discharge, including the experimental setup, judging criterion, discharging conditions, physical mechanisms, and parameter diagnoses, are discussed, and further research prospects of APGBD are proposed.     

常压辉光放电的建立及其特性实验研究

常压辉光放电（APGD）是新近发展起来的一种等离子体源,与低气压辉光放电相比更具有工业应用前景,本文详细介绍我们实验室在大气压条件下建立的均匀稳定、介质垒同辉光放电等离子体发生装置,该放电发生采用频率为10kHz和20kHz高压电源、平板电极,民彬覆盖绝缘层,间隙2－3mm,可在多种气体环境下稳定运行,放电电流波形和电压一电荷李萨如图形的测量充分表明它确实是常压下的均匀辉光放电。     

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。     

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.     

大气压直流辉光放电装置的实验与分析

为了能减小放电装置的体积,以应用于便携式仪器,设计了线-筒型大气压直流辉光放电装置,放电间隙仅1.92 mm.它主要由内线电极、外筒电极组成,线电极直径为0.16 mm,筒电极直径为4 mm.观察并说明了从电晕放电向辉光放电过渡的过程.通过放电波形和图像验证了其处于辉光放电状态.推导了利用氮气第二正带系计算振动温度和转动温度的算法,并利用光谱仪(Acton Spectrapr0 2500i)采集所产生的等离子体的发射光谱,计算得到该等离子体的振动温度在2 360 K左右,转动温度在830 K左右.将该装置作为离子源应用于敞开式质谱中,实验结果表明,该直流大气压辉光放电形成的等离子体可以很好地离子化甲酸、乙酸、苯酚等物质.     

脉冲叠加直流激励辉光放电特性

辉光放电产生的低温等离子体具有广泛的应用前景,日益成为研究热点。本文提出了一种采用脉冲叠加直流的方式来激励辉光放电的实验装置。选取氩气作为反应气体,本实验在低气压下进行,利用参数可调的高频脉冲电源和直流电源进行激励。研究了不同激励方式下击穿电压和电流的变化规律。实验发现：直流辉光放电击穿电压最低,约为380 V,但是在放电过程中放电管发热比较严重;脉冲辉光放电所需击穿电压为450～600 V,但其存在反复击穿;而脉冲叠加直流激励辉光放电则降低了脉冲击穿电压,最低约为400 V,且改善了放电管发热严重的问题。     

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.     

Influence of the low-frequency source parameters on the plasma characteristics in a dual frequency capacitively coupled plasma reactor: Two dimensional simulations

A two-dimensional (2D) fluid model is presented to study the discharge of argon in a dual frequency capacitively coupled plasma (CCP) reactor. We are interested in the influence of low-frequency (LF) source parameters such as applied voltage amplitudes and low frequencies on the plasma characteristics. In this paper, the high frequency is set to 60 MHz with voltage 50 V. The simulations were carried out for low frequencies of 1, 2 and 6 MHz with LF voltage 100 V, and for LF voltages of 60, 90 and 120 V with low frequency 2 MHz. The results of 2D distributions of electric field and ion density, the ion flux impinging on the substrate and the ion energy on the powered electrode are shown. As the low frequency increases, two sources become from uncoupling to coupling. When two sources are uncoupling, the increase in LF has little impact on the plasma characteristics, but when two sources are coupling, the increase in LF decreases the uniformities of ion density and ion flux noticeably. It is also found that with the increase in LF voltage, the uniformities in the radial direction of ion density distribution and ion flux at the powered electrode decreases significantly, and the energy of ions bombarding on the powered electrode increases significantly.     

影响大电流热阴极辉光放电稳定工作的因素

大电流热阴极辉光放电用于等离子体化学气相沉积金刚石膜, 有效地提高了沉积速率和膜品质. 大电流辉光放电具有较强的向弧光放电转化趋势, 本文研究了影响大电流热阴极辉光放电稳定工作的因素, 结果表明, 阴极温度、 表面形貌、 阴阳极位置和尺寸配置关系等对辉光放电的稳定性均有不同程度的影响.     

正丙醇溶液直流辉光放电等离子体电解产物分析

 以正丙醇溶液为原料进行辉光放电等离子体电解的实验研究。利用GC-MS联用仪,GC及光发射光谱等检测手段对辉光放电电解的气液相产物进行分析。实验结果表明：电解的主要产物有氢气、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、水、二氧化碳、甲醛、苯及甲苯等。各种气体产物和产量受放电电压、放电电流等因素影响明显。在等离子体层中正丙醇分解过程和其他类型的等离子体分解过程类似。蒸汽鞘层中的加速电子是引发辉光放电过程非法拉第定律现象的决定因素。阴极辉光放电过程中等离子体-溶液界面上的主要活性物种是中性粒子和电子。正丙醇阴极辉光放电过程中等离子体-溶液界面上产生的主要活性物种有C3H3,CO+,CH,CH2O,H,H2O+,CH2和H2O。利用键能理论对正丙醇溶液放电后主要产物的生成路径进行了分析。     

空气中交流针-水电极大气压辉光放电

空气中大气压辉光放电是当前低温等离子体研究的热点,但通常因为放电容易过渡到火花状态,很难产生.为此,在大气压静态空气中采用阻容耦合负反馈方法控制针-水电极等离子体放电发展正反馈过程引起的不稳定性,同时利用水电极良好的热传导性能增强放电的稳定性,成功地抑制了辉光放电向火花放电的过渡,得到了稳定的交流辉光放电.     

辉光放电等离子体处理二甲酚橙废水研究

辉光放电电解是一种新型的产生等离子体的电化学方法,采用辉光放电等离子体技术对二甲酚橙模拟废水进行了降解脱色处理,考察了多种因素对其降解效果的影响.实验结果表明,在波长433.8nm时,降解60min后,无催化剂时脱色率达到61.43%,在加入催化剂Fe2+和Mn2+时降解率达到92.72%和80.69%.     

氩气/空气介质阻挡辉光放电特性研究

采用水电极介质阻挡放电装置,在低气压氩气(氩气体积分数为99.9%)和空气混合气体中实现了辉光放电.辉光放电比较均匀、稳定,其典型特征是在每半个周期内有1个电流脉冲.采用光谱方法,研究了辉光区域内,电子激发温度和氮分子(C3Ⅱu)的振动温度的变化情况.发现在产生辉光区域内,电子激发温度和氮分子(C3Ⅱu)的振动温度几乎不变.     

甲烷在直流放电等离子体中形成自由基研究

采用发射光谱分析法对直流辉光放电等离子体裂解甲烷所产生的自由基H·(656.3nm),CH3·(724.6nm),CH2·(341.9nm)及CH·(431.42nm)的发射光谱强度进行了在线测量和分析描述.结果表明:在甲烷等离子体空间存在激发态的甲基、亚甲基、次甲基、氢自由基,各自由基的形成规律具有相似性,即其光谱强度都有一个开始时大幅上升,达到峰值后下降或稳定,最后伴有强度的小波动逐渐进入准动态平衡过程,但各自由基的成分比例在放电的不同时间是不同的,且随放电条件而异;各自由基的形成规律受进料量(气压)的影响是不同的.     

微秒级脉冲辉光放电中离子产生过程的飞行时间质谱研究

用自制飞行时间质谱仪研究了微秒级脉冲辉光放电中样品离子与基底气体离子的形成过程．气体离子和样品离子的的产生存在着时间上的差异,气体主要通过与电子的碰撞而离子化,形成于脉冲放电期间;而样品原子必须先被溅射出来,再主要通过与能量较高的粒子（氩的亚稳态原子）的碰撞而被离子化,形成于脉冲放电终止以后．文中提出了微秒级脉冲辉光放电中离子的扩散及传输模型,并对结果进行了分析和讨论．     

等离子体处理对非织造布表面润湿性的效应

通过用等离子体处理非织造布的方法来提高其表面润湿性。电晕放电和低压辉光放电都对丙纶非织造布表面的润湿性有改善,低压辉光放电不涤纶非织造布表面的润湿性有改善。电晕放电处理非织造布的表面改性效果及改善维持时间都不如低压辉光放电。用等离子体处理非织造布来改善其表面润湿性的效果不能维持很长时间。等离子体处理可减小丙纶、涤纶非织造布表面与水的接触角,从而提高其表面的再润湿性。     

介质表面的辉光放电特性

为产生大面积片状等离子体,实验研究了在介质表面的直流放电氩等离子体特性. 测试了共面电极和对面电极两种结构下的放电伏安特性曲线和等离子体发光图像,讨论了介质表面效应对电场分布和放电特性的影响. 结果表明,这两种电极结构具有相似的放电特征,等离子体通道紧贴介质表面;二者伏安特性曲线基本相同,它们随放电条件的变化规律也比较相似,但与传统平板电极直流放电特性不尽相同. 介质表面影响电场分布和电荷损失机制,因而影响放电特性. 介质表面共面和对面电极结构可以产生高密度平面等离子体.     

N2/H2辉光放电等离子体电子碰撞电离的Monte Carlo模拟

采用N2/1-12直流辉光放电等离子体综合的Monte Carlo模型,通过计算N2/H2混合气体直流辉光放电等离子体电子碰撞电离及离解电离率,电子密度及电子能量分布函数,研究了H2的浓度对氮辉光放电等离子体电子碰撞电离过程的影响.研究结果表明:随着H2浓度的升高,电子的电离及离解电离碰撞率减少;但在一定的放电条件下,加入少量的H2,可以提高电子碰撞电离及离解电离率,即选取合适的放电参数,加入少量的氢,可以提高放电空间的电子及离子的密度.模型考虑了12种和电子相关的反应,在氮气中加氢的比例为0～30%.这些影响能通过放电中发生的碰撞过程及鞘层厚度的改变得到解释.研究结果为认识N2/H2混合气体辉光放电等离子体过程机理提供参考依据.