等離子體及其應(yīng)用介紹-鍍膜

1、 等離子體 及其應(yīng)用介紹 目錄 (一等離子體簡介 (二真空鍍膜方法和設(shè)備 (三等離子體鍍膜技術(shù)的發(fā)展 (一等離子體簡介 一. 什么是等離子體 二. 等離子體學(xué)科 三. 實(shí)驗(yàn)室等離子體 四. 高溫等離子體 五. 低溫等離子體 一. 什么是等離子體 1.物質(zhì)第四態(tài) 2.等離子體產(chǎn)生 3.帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 4.等離子體的準(zhǔn)中性和表征參數(shù) 5.平均自由程和碰撞頻率 6.等離子體鞘層 7.等離子體的整體特性 1. 物質(zhì)第四態(tài) 固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)和等離子態(tài)。 對(duì)等離子態(tài)則鮮為人知。 即由大量具有相互作用的帶電粒子組成 的宏觀時(shí)空尺度(大于德拜屏蔽半徑 的體系。 2. 等離子體產(chǎn)生 等離子體是由于載能

2、電子碰撞中性原子變成離子的結(jié)果 沙哈方程: 實(shí)驗(yàn)也證明,只有當(dāng)kT>0.1eV時(shí)氣體才有明顯的電離 復(fù)合 0+ 1+ e- e- 等離子體產(chǎn)生的方法與電子的產(chǎn)生和加速密切聯(lián)系 在后面分別介紹 3.帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 4. 等離子體的準(zhǔn)中性和表征參數(shù) 正離子和電子組成的 電中性的流體 當(dāng)空間尺度<德拜半徑 就不能稱為等離子體 例如:電子束/離子束 就不能稱為等離子體 粒子分布函數(shù): 密度 (ne 、ni 、nn ;電離度： ne / nn 溫度 (Te 、Ti 電子/離子的平均動(dòng)能 (1eV = 12000°c 等離子體能量:nkT,低密度/低溫等離子體能量很低; 等

3、離子體電位: (Vp 5. 平均自由程和碰撞頻率 平均自由程是粒子在經(jīng)受一次碰撞之前所行走的平均距離 For 5 mtorr of argon (300K with 5eV electrons Collision type Mean Free Path 40 m 電子-電子 電子-氬(電離 電子-氬(二次電離 氬-氬 電子-氬 (動(dòng)量損失 50 cm 5m 100 m 2 cm 6. 等離子體鞘層 7. 等離子體的整體特性等離子體中的擴(kuò)散輸運(yùn) 單極擴(kuò)散: DkT/m 電子比離子快得多 雙極擴(kuò)散 :電子離子共同的擴(kuò)散 二. 等離子體學(xué)科 三. 實(shí)驗(yàn)室等離子體 ¾高溫等離子體 ¾

4、;低溫等離子體 四. 高溫等離子體 木材水力核裂變 煤炭風(fēng)力核聚變 石油太陽能 ¾ ¾ ¾在海水D有極大的儲(chǔ)量,1升海水300升汽油 ¾聚變能是人類清潔而又無限的理想新能源 聚變電站示意圖 五. 低溫等離子體 材料、信息 、能源、化工、冶金、機(jī)械、環(huán)保、軍工、和 航天 ¾熱等離子體 ¾冷等離子體 1. 熱等離子體及其應(yīng)用 A. 等離子體焊接與切割 B. 噴涂和表面改性 C. 等離子體合成與分解 D. 等離子體冶金和中間包加熱 E. 等離子體炬燃燒廢物 A. 等離子體焊接與切割 B. 等離子體噴涂和表面改性 C. 等離子體合成與分解 D

5、. 等離子體冶金和中間包加熱 E. 等離子體炬燃燒廢物 大氣壓放電等離子體低氣壓放電等離子體 2. 冷等離子體及其應(yīng)用 A. 大氣壓放電等離子體 大氣壓放電等離子體的應(yīng)用 a. b. c. d. e. a. 等離子體光源和顯示b. 等離子體表面處理c. 等離子體刻蝕加工d. 等離子體離子源e. 等離子體制備薄膜材料B. 低氣壓放電等離子體的應(yīng)用 a. 等離子體光源和顯示 b. 等離子體表面處理 C. 等離子體刻蝕加工 D. 等離子體離子源 D. 等離子體離子源 研究等離子體的主要單位 E. 等離子體制備薄膜材料 E. 等離子體制備薄膜材料 (二真空鍍膜方法和設(shè)備 研究等離子體的主要單位 如上所

6、述,等離子體在薄膜科技中有廣泛 應(yīng)用,清洗、刻蝕、去膠等,例如在微電子 行業(yè),有40%的加工工業(yè)離不開等離子體。 沒有離子與基片和薄膜表面直接相互作用 傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn): (二真空鍍膜方法和設(shè)備 二、離子鍍膜與等離子體增強(qiáng)鍍膜 有離子與基片和薄膜表面直接相互作用 現(xiàn)在可以毫不含糊地說,鍍膜離不開等離子體! 離子參與鍍膜的重要性 離子的運(yùn)動(dòng)特性 束流的方向和能量 鞘層電場(chǎng)的方向和 能量 離子束具有方向性 能量由加速電壓決 定。 等離子體鞘層電場(chǎng)方向:與壁垂直 能量與等離子體參數(shù)有關(guān) 離子與表面相互作用 離子參與鍍膜創(chuàng)造的條件和結(jié)果 離子鍍膜 用等離子體生成膜料,同時(shí)起輔助作用 目前常用的是: 等離子體增強(qiáng)鍍膜 不用等離子體生成膜料,但采用等離子體輔助,包括鍍 前、鍍后處理。 最重要的是研究合用的等離子體源。 離子鍍膜 用等離子體生成膜料,同時(shí)起輔助作用 不用等離子體生成膜料,但采用等離子體輔助,包括鍍 前、鍍后處理。 最重要的是研究合用的等離子體源。 合用的等離子體源分析 最重要的是研究合用的離子束源。 離子束源的基本概念 合用的離子束源分析 (三等離子體鍍膜技術(shù)的發(fā)展 一、等離子體鍍膜技術(shù)的發(fā)展歷程 二、等離子體鍍膜技術(shù)的應(yīng)用形式 三、非平衡等離子體磁控濺射技術(shù) 四、等離子體增強(qiáng)蒸發(fā)鍍技術(shù) 五、射頻ICP 等