微波放电.pptx

USTC ABCD LabUSTC ABCD Lab在交流放电中，频率对击穿电压的影响很大，一般情况下高频比低频的击穿电压低。高频放电中正离子在阴极引起的次级电子发射过程对气体击穿和维持放电没有重要作用，这是其与直流放电的明显区别。USTC ABCD LabUSTC ABCD Lab高频放电高频放电虽与直流放电有些类似之处，但更重要的是由于放电机制不同产生了许多新的现象和特征，这些特征对等离子体化学反应来说是十分有利的，目前在实用化的非平衡等离子体工艺中，高频放电占绝对优势。高频放电USTC ABCD LabUSTC ABCD Lab高频放电依据天线（电极）耦合方式不同，又分为射频放电（包括电容耦合和感应耦合）和微波放电（也称为电磁波耦合）。电容耦合：利用静电场来加速电子（直接激发E型放电）。电感耦合：利用感应电场加速电子（感应激发H型放电）。电磁波耦合：利用电磁波产生等离子体（直接激发E型放电）。USTC ABCD LabUSTC ABCD Lab决定交流放电击穿电场、电流和带电粒子密度的因素有：（1）工作气体性质和压强、电子平均自由程、电子与气体分子的碰撞频率（2）放电容器的尺寸（3）外加电场E的频率f和波长外加电场的强度为：USTC ABCD LabUSTC ABCD LabE型放电中，通常基本的导电电流由位移电流和型放电中，通常基本的导电电流由位移电流和传导电流共同组成，放电由高频电场激发，传导传导电流共同组成，放电由高频电场激发，传导电流并不闭合，放电比较弱。电流并不闭合，放电比较弱。H型放电中基本的导电电流具有闭合曲线的形式，型放电中基本的导电电流具有闭合曲线的形式，由交变磁场感应的环形电场激发的，该放电可以由交变磁场感应的环形电场激发的，该放电可以调节得很强。调节得很强。E型放电和H型放电USTC ABCD LabUSTC ABCD Lab感应耦合放电（H型放电）Matching BoxRF PowerGasVacuum chamberUSTC ABCD LabUSTC ABCD Lab微波放电（E型放电）简介微波放电：微波放电是将微波能量转换为气体分微波放电：微波放电是将微波能量转换为气体分子的内能，使之激发、电离以发生等离子体的一子的内能，使之激发、电离以发生等离子体的一种气体放电形式。种气体放电形式。通常采用的频率为2450MHz属分米波段。USTC ABCD LabUSTC ABCD Lab微波等离子体的发生方法采用微波放电时，由微波电源发生的微波通过传输线传输到储能元件，再以某种方式与放电管耦合，通过电磁场将能量赋予当作负载的放电气体，无需在放电空间设置电极而功率却可以局部集中，因此可获得高密度等离子体。下一张图是微波放电装置。USTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD Lab下图则是一种微波等离子体辅助CVD反应器，利用此反应器成功地在非常低的基片温度（约100度）下沉积出质量很好的氧化硅膜。稍加修改后，也可用于其他合成化学反应。USTC ABCD LabUSTC ABCD Lab微波等离子体的应用1.微波等离子体快速制备光导纤维2.微波等离子体做强功率激光的高效激发泵源3.MPCVD制造太阳能电池薄膜4.MPCVD制造Tc超导薄膜5.微波等离子体刻蚀技术6.MPCVD合成金刚石薄膜7.低功率微波等离子体合成氨8.低功率微波等离子体合成氮氧化物9.微波等离子体合成与制备聚合物膜和无机膜USTC ABCD LabUSTC ABCD LabE型放电在交变电场中要使放电不受频率影响，间隙中的正离子必须在T/4内完全进入电极，不形成间隙中的空间电荷。如果交变电场 正离子的迁移率为，则正离子的移动距离为为了计算最大频率，必须确定间隙距离d，使间隙距离等于x，则有USTC ABCD LabUSTC ABCD Lab由于外加电压反向之前最大的有效时间是T/4，则则电场的最大频率为当电场频率超过fmax时，正离子会在空间集聚。如果放电频率一定，则放电最大间隙为f和d通常有下列关系USTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD LabUSTC ABCD Lab