应用于电推进的碘工质电子回旋共振等离子体源

电子回旋共振(electron cyclotron resonance,ECR)源具有无需内电极、低气压电离、等离子体密度较高和结构紧凑等优点,适用于小功率电推进.因此,研究小功率碘工质ECR等离子体源具有重要意义.本文首先设计了一套耐腐蚀且可以均衡稳定输出碘蒸汽的储供系统;然后完成了耐碘腐蚀ECR推力器设计,利用耐腐蚀的同轴谐振腔结构将微波馈送到推力器,并将通道磁场变为会切型磁场以产生更多ECR层;最终联合点火实验成功,成为国际上首个可以用于电推进的ECR电离碘工质等离子体源.分析实验和静磁场、微波电场分布发现,小功率、低流量下的不稳定等离子体羽流闪烁由寻常波电子等离子体共振加热和非寻常波ECR加热模式之间的转化引起.高流量下电离率下降是由电子损失、壁面损失和碘工质电负性导致.并依据此原理提出了改进方案.放电后等离子体源没有明显损伤,说明具备长寿命潜力.此项工作初步证实了小功率碘工质ECR电推进方案可行.

栅网与偏压对CHF_3电子回旋共振放电等离子体特性的影响

研究了电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积系统中栅网的增加和栅网上施加 +6 0V和 - 6 0V偏压对CHF3放电等离子体特性的影响 .发现在低微波功率下栅网与偏压对等离子体中基团分布的影响较大 ,而高微波功率下的影响逐渐减小 .这是由于低微波功率下等离子体中电子温度较低 ,基团的分布同时受栅网鞘电场和电子碰撞分解的共同作用 ;而高微波功率下电子温度较高 ,栅网鞘电场的作用减弱 。

同轴配对电子回旋共振放电产生的等离子体磁场约束的影响

运用朗缪尔探针诊断技术对同轴配对电子回旋共振产生等离子体磁场约束的影响进行了研究。在磁镜约束条件下,电子回旋共振源轴线附近等离子体的密度非常高,但是随着径向距离的增加等离子体的密度会迅速下降;而在会切磁场约束条件下,离子体的密度相对较低却分布均匀。这种趋势与电子温度和等离子体电势的情形类似,并且这种特性可应用于各种材料加工以满足不同的需求。

电子回旋共振等离子体推力器放电机理数值模拟研究

电子回旋共振等离子体推力器(ECRPT)是一种高比冲、高效率且结构简单的新型电磁式推力器。为了研究推力器的放电原理和工作机制,采用漂移-扩散流体模拟方法,仿真模拟了微波等离子体放电过程。仿真结果表明,电子数密度达到10^(16)~10^(17)m^(-3)数量级,氙气的电子数密度比氩气高50%;电子数密度、碰撞功率损耗均随着计算域内压强的增大而增大,电子温度随压强的增大而减小;电子数密度、碰撞功率损耗随着入射微波功率的增大而增大。在未来ECRPT的实际应用中,可以通过使用氙气,适当增大推力器腔内压强以及入射微波功率,使其具有最佳的推力、比冲和工作效率。

电子回旋共振等离子体源的特性

简要描述了一台频率为２．４５ＧＨｚ的电子回旋共振（ＥＣＲ）等离子体源的特性测试，结果表明，放电室内的等离子体密度和电子温度与静态磁场、微波输入功率和真空度等参数均有着密切关系。当磁场达到共振条件８７．５ｍＴ时，等离子体很易产生，但等离子体密度的最大值却出现在９３ｍＴ处。ＥＣＲ源在真空度为０．１—ｌＰａ间均能运行。由石英、Ａｌ２Ｏ３陶瓷和ＢＮ构成的微波输入富有良好的阻抗匹配，在微波功率为２００—７００Ｗ间，反射系数仅为１％，等离子体密度达５．８×１０１１ｃｍ－３，电子温度为３－１２ｅＶ，该源的寿命超过３００ｈ。

电子回旋共振(ECR)等离子体的研究和应用

近年来,在低气压、低温等离子体研究和应用中的一个重要发展是微波电子回旋共振放电。由于它是一种无极放电,能够在低气压下产生高密度、高电离度、大体积均匀的等离子体,所以在等离子体物理研究,表面处理和薄膜制备等应用中,成为一个十分引人注目的新领域。本文综述了ECR放电的基本物理过程和实验研究概况,介绍了ECR等离子体在表面处理、镀膜和离子源等方面应用的最新结果。

电子回旋共振微波等离子体技术及应用

电子回旋共振微波等离子体技术 (ECR- MP)在表面处理、等离子体刻蚀和薄膜制备 ,尤其是高品质的激光惯性约束聚变薄膜靶的制备中有着重要的应用。综述了 ECR- MP的基本原理、反应装置、实验研究、理论研究和应用情况的发展现状 ,同时分析了其今后可能的发展趋势。

电子回旋共振等离子体源的朗谬尔探针诊断

电子回旋共振 (ECR)等离子体以其密度高、工作气压低、均匀性好、参数易于控制等优点在超大规模集成电路工艺中获得了广泛的应用。利用朗谬尔探针对ECR等离子体进行了初步的诊断研究 ,测量了等离子体的单探针伏安特性并计算出电子温度 ,电子密度和等离子体电势等参量。实验证明 ,ECR等离子体源能够稳定地产生电子温度较低的高密度等离子体。

永磁电子回旋共振等离子体化学气相沉积系统

研制了一台永磁ECR等离子体化学气相沉积系统。通过同轴开口电介质空腔产生表面波 ,利用高磁能积Nd Fe B磁钢块的合理分布形成高强磁场 ,通过共振磁场区域内的电子回旋共振效应产生大面积均匀的高密度等离子体。进行了ECR等离子体化学气相沉积氧化硅和氮化硅薄膜工艺的研究。6英寸片内膜厚均匀性优于 95 % ,沉积速率高于 10 0nm/min ,FTIR光谱分析表明薄膜中H含量很低。

电子回旋共振微波等离子体刻蚀α：CH薄膜的工艺

为了刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小的α:CH薄膜微器件,研究了有铝和无铝掩膜、气体流量比、工作气压对刻蚀速率的影响,并对纯氧等离子体刻蚀稳定性进行了研究。研究结果表明:在相同条件下,刻蚀速率随刻蚀时间变化不大;α:CH薄膜上有铝和无铝掩膜时,刻蚀速率相同;流量一定时,刻蚀速率随氩气和氧气体积比的增大而降低,当用纯氩气时,几乎没刻蚀作用;刻蚀速率随工作气压的增大而降低。实验中,得到最佳刻蚀条件是:纯氧气,流量4 mL.s-1,工作气压9.9×10-2Pa,微波源电流80 mA,偏压-90 V。

微波电子回旋共振等离子体阴极电子束的实验研究

介绍了实验室研制的微波电子回旋共振(ECR)等离子体阴极电子束系统及初步研究结果,该系统包括微波ECR等离子体源、电子束引出极、聚焦线圈等。通过测量水冷靶电流和靶上的束斑尺寸,实验研究了微波ECR等离子体阴极电子束的流强、聚束性能等随电子束系统工作条件的变化。结果表明:微波输入功率越高、引出电压越高,引出电子束流强越大;工作气压对电子束流强的影响较复杂,随气压增加呈现出先降低后升高的特点;在7×10-4Pa的极低气压下电子束流强可达75m A,引出电压9kV;能量利用率可达0.6;调整聚焦线圈的驱动电流,电子束的束斑直径从20mm减小到13mm,电子束流强未有明显变化。

电子回旋共振等离子体技术新进展

叙述了电子回旋共振（ＥＣＲ）微波等离子体技术的基本工作原理、主要特点以及发展概况，着重从ＥＣＲ等离子体实验系统、工艺应用、诊断技术和机理研究等方面对ＥＣＲ技术进行了讨论。由于ＥＣＲ微波等离子体技术具有密度高、电离度大、工作气压低、表面损伤小等特点，在反应离子刻蚀（ＲＩＥ）、等离子体化学气相淀积（ＣＶＤ）和溅射方面具有广阔的应用前景。

非对称磁镜场电子回旋共振氧等离子体刻蚀化学气相沉积金刚石膜

分别应用郎缪尔双探针和离子灵敏探针对非对称磁镜场电子回旋共振氧等离子体的电子参数、空间分布和离子参数进行了测量,分析了气压对等离子体参数及空间分布的影响。利用该等离子体在优化的气压条件下对化学气相沉积金刚石膜进行了刻蚀,并研究了刻蚀机理。结果表明：电子温度为5～10 eV,离子温度为1 eV左右,而等离子体数密度在1010cm-3数量级。随气压的升高,电子和离子温度降低,而电子数密度先增大后减小。在低气压下等离子体数密度空间分布更均匀,优化的刻蚀气压为0.1 Pa。刻蚀过程中,离子的回旋运动特性得到了加强,有利于平行于金刚石膜表面的刻蚀,有效地保护了金刚石膜的晶界和缺陷。

电子回旋共振—微波等离子体化学气相沉积法制备a-C:H(N)薄膜

采用电子回旋共振 -微波等离子体化学气相沉积技术 ,使用 CH4 和 N2 混合气作为反应气体 ,在硅衬底上制备掺氮含氢非晶碳 (a- C∶ H(N) )薄膜。紫外 Ram an光谱证实了薄膜的类金刚石特性 ;傅立叶变换红外光谱表明薄膜中存在 CH和 CN键结构。采用原子力显微镜 (AFM)观察薄膜的微观表面形貌 ,结果表明薄膜表面光滑。论文详细叙述了薄膜制备工艺 ,对测试结果进行了分析讨论 。

微波等离子体电子回旋共振放电粒子模拟分析

电子回旋共振放电产生的等离子体在微电子工业中材料加工、空间电推进方面有着广泛的应用。为了研究微波等离子体电子回旋共振的放电特性,使电子回旋共振放电产生的等离子体密度和能量转换效率更高,建立了微波等离子体电子回旋共振放电的1D3V模型,描述了带电粒子在外加静磁场、微波场共同作用下的微观运动。结果表明:微波频率为2.45 GHz时,随着静磁场磁感应强度的增加,平均电子能量先持续增大达到峰值,随后又不断地减小,且在0.0875 T时电子加速效果最明显,结果符合电子的回旋频率公式,验证了该模型的正确性;共振区域内,发现在0.0875 T磁感应强度下,微波频率为2.45 GHz下拟合的电子速度分布才与微波电场分布趋势相似,说明微波电场推动了电子运动。这为进一步研究微波等离子体放电的粒子模拟-蒙特卡罗碰撞模拟奠定了基础,也为进一步研究微波等离子体源中粒子产生效率及微波等离子体源的物理性质提供了重要参考。

采用电子回旋共振微波等离子体增强的溅射沉积薄膜技术

利用高等离子体密度、高电子温度和高离化率的ECR微波等离子体增强二极溅射、磁控溅射反应沉积金属氨化物薄膜。实验结果表明，ECR微波等离子体具有降低薄膜沉积温度，提高薄膜沉积速率和改善薄膜质量的作用。特别是采用基片施加脉冲负偏压的ECR微波等离子体源离子增强反应磁控溅射沉积技术，设备成本低，工艺方法简单，可获得与离子束增强沉积（IBAD）相近的对薄膜结构和特性的改性作用，可制备高质量金属氢化物薄膜。

电子回旋共振等离子体的刻蚀技术

用电子回旋共振等离子体进行了硅基材料的刻蚀技术研究,进行了沟槽刻蚀实验,得到了较为陡直的侧壁。制作了精细图形,等离子体损伤较低。

封闭式电子回旋共振等离子体低温沉积SrTiO_3膜

在室温条件下 ,用封闭式电子回旋共振 (MCECR)等离子体溅射方法沉积了SrTiO3(STO)膜 .用Ar等离子体在Si基片上溅射的STO膜是非晶的 ,然而用Ar/O2 等离子体在Pt/Ti/SiO2 /Si上溅射的是充分结晶的STO膜 .为了使非晶薄膜结晶 ,用电炉加热或 2 8GHz微波辐射对非晶STO膜进行退火处理 .采用微波辐射 ,使基片温度为 5 73K时 ,在Si上的STO膜退火后的介电常数大约为 2 6 0 ,这值近似等于块状STO材料的介电常数 .由于微波辐射能够降低薄膜的退火温度和提高薄膜的电特性 。

Langmuir单探针诊断电子回旋共振等离子体参数分布特性

本文采用Langmuir单静电探针法,分析诊断了电子回旋共振等离子体的参数分布特性,并分析了微波功率、气压对轴向、径向等离子体空间分布的影响。在微波功率400W^650W范围内等离子体具有较高的密度及良好的径向均匀性。

电子回旋共振CF_4+O_2等离子体中Si_3N_4刻蚀工艺研究

在一台自行研制的电子回旋共振 (ECR)刻蚀系统中用CF4、O2 气体实现了Si3 N4材料的微细图形刻蚀。获得了气体流量、气体混合比、微波功率等因素对刻蚀速率的影响。结果表明刻蚀速率在O2 含量为 0 %时最慢 ,然后随着气体混合比的增加而增大 ,当气体中O2 含量为 2 0 %时达到最大 ,然后随着气体混合比的增加而缓慢降低。保持气体混合比为 2 0 % ,刻蚀速率随气体流量增加而增大 ;同时 ,微波功率越大 ,刻蚀速率也越高。