等离子体辅助原子层沉积氧化铝薄膜的研究

为在室温条件下进行氧化铝薄膜的原子层沉积,自行设计了一套微波回旋共振等离子体辅助原子层沉积装置,以三甲基铝作为铝源前躯体,氧气作为氧化剂,在室温下于氢氟酸溶液中处理过的单晶硅基片上进行了氧化铝薄膜的沉积。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、高分辨率透射电子显微镜、X-ray射线衍射、X-ray射线光电子能谱等分析手段测试了薄膜的表面形貌和成分,结果表明制备的氧化铝薄膜为非晶态结构,铝、氧元素含量配比接近2/3,同时薄膜表面非常光滑平整而且致密,表面粗糙度<0.4nm。通过高分辨率透射电子显微镜的截面图,可以估算出薄膜厚度约为80nm,界面非常清晰、平整,薄膜质量较高,沉积速率为0.27nm/周期,沉积速率较热沉积大大提高。

螺旋波等离子体放电特性的射频补偿朗缪尔单探针测量研究

采用射频补偿朗缪尔单探针研究了螺旋波放电中功率、气体压强、磁场强度等对等离子体参数的影响。结果表明,随着功率的增大,等离子体密度会出现两次明显的跳跃,分析认为放电模式经历了由容性模式到感性模式和波模式转变过程。实验发现磁场的增大、放电压强的增大都可以使模式转变的功率阈值提前。同时,在天线上端的测量到低场密度峰的存在,并进行了气压和功率的影响的研究,认为低场峰主要是由螺旋波放电模式引起。

等离子体聚合胺基功能薄膜及其生物性能研究

本文采用射频(13.56MHz)等离子体技术,以丙烯胺(allylamine)为聚合单体,氩气为辅助气体,进行了合成含胺基生物功能薄膜的研究。利用接触角测定仪(WCA),傅里叶变换红外光谱(FTIR),X-射线光电子能谱(XPS)对功能薄膜的结构、成分进行测试表征。同时,也通过体外细胞培养的方式研究了胺基生物功能薄膜对细胞黏附以及细胞生长的作用,并在倒置显微镜下观察细胞的黏附以及生长情况。研究了不同等离子体参数如功率、工作气压、放电模式、占空比等对聚合功能薄膜表面结构成分、功能团含量以及生物性能的影响。测试结果表明,射频等离子聚合的胺基功能薄膜具有良好的生物相容性,能较好地促进细胞在其表面的黏附和生长。

射频等离子体聚合SiO_x薄膜的研究

在射频等离子体放电条件下,以六甲基二硅氧烷(Hexamethyldisilone,HMDSO)为单体,氧气为反应气体,在PET薄膜及载玻片上聚合SiOx薄膜。通过红外光谱(FTIR)分析了工作压强、功率、单体氧气比、聚合时间等对聚合薄膜的结构和沉积速度的影响;通过扫描电子显微镜(SEM)观察了薄膜的表面形貌;通过表面轮廓仪测试了薄膜厚度,计算了沉积速率并对薄膜的均匀性做了研究。在38℃恒温水浴箱中进行的水蒸汽阻隔实验表明,PET薄膜的阻隔性能得到有效的提高。

RF等离子体聚合类聚氧化乙烯(PEO-like)功能薄膜研究

采用射频等离子体,以乙二醇二甲基醚(Ethylene Glycol Dimethyl Ether)为聚合单体,用氩气作为工作气体,合成类聚氧化乙烯(PEO-like)官能聚合物。实验采用连续和脉冲射频等离子体两种放电模式聚合PEO功能薄膜,研究了等离子体放电参数:等离子体放电功率、工作气压、放电模式(连续或脉冲)和聚合时间对聚合物表面结构、官能团含量以及表面特性等影响。利用接触角测试仪、表面张力仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、膜厚仪和X-射线光电子能谱(XPS)等多种手段对聚合薄膜的组成、结构和性能进行了表征。结果表明,较小的功率以及较长的脉冲条件下有利于EO基团的形成。

等离子体改性纤维布在水泥砂浆中的应用研究

应用大气下介质阻挡放电等离子体处理铺展在水泥砂浆内的纤维布,研究处理后的纤维布对砂浆抗压和抗冲击性能的影响。结果表明,在砂浆中加入等离子体处理的纤维布,其抗压和抗冲击性能比加未处理纤维布的试样分别提高了7%和108 3%。

螺旋波等离子体发射光谱研究

为了解螺旋波等离子体的光学行为及特性,对螺旋波等离子体氩气放电进行了发射光谱(OES)测量,结果显示:谱线强度在模式转换时出现大幅增加。研究了不同气压下谱线强度随功率的变化关系,并采用发射光谱强度比值法对电子激发温度进行了计算,结果表明:在螺旋波放电阶段对应的电子激发温度随着功率增加呈下降趋势。

电子回旋共振等离子体辅助原子层沉积金属铝薄膜的研究

介绍了以三甲基铝为前驱体、氢气为还原剂,在微波电子回旋共振等离子体装置中进行了等离子体辅助原子层沉积金属铝薄膜的研究。确定了影响薄膜结构、表面形貌、和性能的因素。其中薄膜的晶体结构采用X射线衍射表征、原子力显微镜表征薄膜的表面形貌、傅里叶红外变换仪研究薄膜的成分组成,而薄膜性能表面电阻用四探针电阻仪进行测量。实验得到电子回旋共振等离子体可以有效辅助原子层沉积技术制备金属铝薄膜,微波功率对铝薄膜性能有一定的影响;薄膜的后退火处理对其性能影响较大,在氢气氛围中退火处理后铝薄膜的表面电阻有显著的降低,接近其体电阻值。

氧等离子体辅助原子层沉积氧化铝的研究

本文研究氧等离子体辅助原子层沉积氧化铝中各个沉积参数对薄膜性能和结构的影响。在氧等离子体辅助原子层沉积氧化铝的过程中,通过改变基底温度、等离子体放电时间、等离子体放电功率、单体三甲基铝冲洗时间和反应气体氧气冲洗时间,研究了工艺参数对于氧化铝的生长的影响。通过发射光谱仪(OES)对等离子体进行检测,原子力显微镜(AFM)和椭偏(SE)对薄膜表面形貌、厚度和折射率进行测量及SEM对薄膜断面进行检测。结果显示,在室温下氧等离子体辅助氧化铝沉积需要较长的单体三甲基铝的冲洗时间才能得到粗糙度小的薄膜,薄膜沉积速率随温度的升高而减小(低的沉积温度),薄膜的折射率则变大。而等离子体在40W到80W的低放电功率下,放电功率对氧化铝的沉积速率影响不大。

螺旋波等离子体能量耦合的研究进展

螺旋波等离子体源耦合效率高,能够产生高密度、大体积的等离子体。当外加射频源通过天线和等离子体耦合,在放电腔中将存在着多种波模式,而射频功率耦合机制直接影响耦合效率和能量沉积。对近年来在螺旋波等离子体源中存在的朗道阻尼、静电波、径向局域模式和电子俘获耦合机制进行了综述。低磁场下驻波在边界耦合的静电波起着重要作用,而高磁场下螺旋波在径向等离子体梯度形成的势阱中进行体功率耦合。永磁铁阵列螺旋波源在大面积、高速材料处理应用中可能会成为下一步发展的趋势。

电子浆料用超微细玻璃粉的等离子体改性

以六甲基二硅氧烷为单体,利用高频等离子体在超微细低熔磷酸盐玻璃粉体表面聚合硅氧聚合物包覆薄膜。用水和粉体压片之间的接触角变化表征了等离子体工艺参数对粉体表面能的影响。结果表明改性后粉体配制电子浆料的细度、黏度、流变特性提高显著。改性后可以改变或控制超微细粉体的表面能大小,从而可调节电子浆料的流变性和印刷适性。

用等离子体技术制备凹印版材耐磨层

用电镀法制备凹印版材存在环境污染严重、成本高等缺点,为此研究用等离子体表面镀膜层替代电镀法制备凹印版材的新工艺。利用等离子体磁控溅射、多弧离子镀和离子束辅助沉积技术在镍基表面制备了硬质铬薄膜。研究表明,本法制备的薄膜表面致密均匀,中间有过渡层的离子束辅助沉积层表面显微硬度为800～1100HV,磁控溅射的为300～400HV,多弧离子镀的为600～800HV,多弧离子镀和离子束辅助沉积层表面显微硬度接近于电镀法(700～1100HV)。划痕试验表明,制备的薄膜与基体结合力均在5N左右,凹版电子束辅助沉积铬后表面光滑,网点线条清晰,粗细均匀,可替代电镀法凹印版材。

纳米高阻隔SiO_x薄膜的等离子体制备

我国的阻隔包装薄膜采用多层共挤复合薄膜来达到对包装物基本的阻隔性能要求。为了达到包装材料更高的阻隔性,简化工艺并降低生产成本,采用潘宁放电等离子体增强化学气相沉积技术(PDPs),以六甲基二硅氧烷(HMDSO)为单体、氧气为反应气体沉积氧化硅薄膜。研究了不同放电参数,如气体的工作压强、放电功率、沉积时间和氧气和单体的比例等,对二氧化硅薄膜的阻隔性能影响。采用傅立叶红外光谱仪(FTIR)和透湿、透氧测试仪分析了沉积膜的化学结构成分、测试薄膜的阻隔性能,得出如下结论:沉积的薄膜主要成分为氧化硅,透氧率和透湿率分别从135cc/m2/day,24.5g/m2.24h降至约1.7cc/m2/day,1.5g/m2.24h,达到国外先进水平。

等离子体技术制备高阻隔薄膜作用方式和应用现状(一)

近年来,在食品和药品包装、可穿戴有机电子封装、有机发光二极管(OLED)和量子点封装、真空绝缘板密封、生物医学和可再生能源防护等方面,以柔性塑料为基体的阻湿、阻氧、高透明的薄膜得到了广泛的应用,促进了阻隔膜制备技术的发展。等离子体技术在阻隔膜制备中显示出独特的优势,包括:可以大规模生产制备阻隔膜、薄膜性能优异、产品成本低廉等。这些等离子体技术包括等离子体增强物理气相沉积(PEPVD)、等离子体增强/辅助化学气相沉积(PECVD/PACVD)和等离子体增强/辅助原子层沉积(PEALD/PAALD)技术等。本文综述了基于等离子体技术制备阻隔膜的方法和理论,主要介绍等离子体源、等离子体作用方式、等离子体诊断和等离子体增强沉积阻隔膜的生长机制,以阐明等离子体参数和阻隔膜制备及性能之间的内在联系,为阻隔薄膜乃至类似柔性功能材料的制备和应用提出指导性建议。

辉光放电离子渗金属的等离子体发射光谱诊断

利用发射光谱法对离子渗金属中辉光等离子体的电子温度进行了诊断。实验以氮气为工作气体,通过对放电时氮离子两条特征谱线强度的相对标定,测量了电子温度随放电气压40 Pa^80 Pa和电压500 V^1000 V的变化。并探讨了电子温度随气压和电压变化的原因。结果表明,该放电为典型的反常辉光等离子体放电,电子温度在1 eV^15 eV之间变化,且随工作气压和电压的的升高迅速增大,这与实际观测的放电效果相符合,实验结果表明,发射光谱法是测量离子渗金属中等离子体参数的一种有效手段。

等离子体技术制备高阻隔薄膜作用方式和应用现状(二)

近年来,在食品和药品包装、可穿戴有机电子封装、有机发光二极管(OLED)和量子点封装、真空绝缘板密封、生物医学和可再生能源防护等方面,以柔性塑料为基体的阻湿、阻氧、高透明的薄膜得到了广泛的应用,促进了阻隔膜制备技术的发展。等离子体技术在阻隔膜制备中显示出独特的优势,包括:可以大规模生产制备阻隔膜、薄膜性能优异、产品成本低廉等。这些等离子体技术包括等离子体增强物理气相沉积(PEPVD)、等离子体增强/辅助化学气相沉积(PECVD/PACVD)和等离子体增强/辅助原子层沉积(PEALD/PAALD)技术等。综述了基于等离子体技术制备阻隔膜的方法和理论,主要介绍等离子体源、等离子体作用方式、等离子体诊断和等离子体增强沉积阻隔膜的生长机制,以阐明等离子体参数和阻隔膜制备及性能之间的内在联系,为阻隔薄膜乃至类似柔性功能材料的制备和应用提出指导性建议。

等离子体源对制备类PEO生物功能薄膜的结构性能影响

PEO(聚乙烯氧)和PEO-like(类聚乙烯氧)材料具有高亲水性,表现出良好的生物惰性和抗细菌吸附特性,在生物医学领域被视为理想的抗吸附和改善血液相容性的功能材料。目前PEO和PEO-like的制备主要是物理、化学方法。本文介绍了采用等离子体化学气相沉积的方法,使用不同的等离子体源制备类PEO功能薄膜,分析和比较不同的等离子体源对制备类PEO材料的结构及性能影响。用挥发性的乙二醇二甲基醚作为反应单体,以氩气为工作气体,分别采用电容耦合(CCP)、电感耦合(ICP)和离子源辅助等离子体化学气相沉积(IB-PECVD)的方法制备(类)PEO功能材料。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)等测试方法确定薄膜中各官能团和元素的含量,以及薄膜的表面形貌。使用接触角测试仪测量了薄膜表面的亲水性。并研究了等离子体工艺参数对薄膜结构成分及薄膜性能的影响。实验得到的结论为:采用等离子体化学气相沉积的方法能够制备出类PEO功能材料。而且使用不同的等离子体源会对薄膜的结构成分和表面形貌产生较多的影响。等离子体的工艺参数如工作气压、放电功率、等离子体源与基片的距离、单体与氩气的比例等也同样对聚合薄膜的结构成分产生影响。

低磁场下驻波对螺旋波等离子体均匀性的影响

螺旋波放电具有很高的耦合效率,作为一种高密度等离子体源在材料表面处理、薄膜沉积、离子推进器等领域具有广阔的应用前景.不同的波模式下能量耦合的方式直接关系到源区的等离子体分布,进而影响扩散腔中材料的处理和沉积薄膜的均匀性.本文通过电特性(功率-电流)曲线、增强型电荷耦合相机和磁探针诊断等方式对螺旋波等离子体源中出现的角向不均匀性进行研究,认为天线下端出现的驻波螺旋波可能是造成这种现象的关键因素.

螺旋波等离子体源中离子能量及其诊断

介绍了一种具有广泛应用前景的新型等离子体源—螺旋波等离子体源,其特点是结构简单,可以产生高密度的等离子体。论文首先简述了螺旋波等离子体产生基本原理,并对螺旋波等离子体源的结构、加热机制以及天线形式与其能量耦合方式进行了介绍。然后,概述了螺旋波等离子体源的特性和诊断方式,主要介绍迟滞能量分析仪(RFEA)对螺旋波等离子体中的离子能量分布(IED)诊断,并对影响IED的因素进行分析。随后介绍了螺旋波等离子体源在刻蚀、薄膜沉积以及电推进三个领域的应用进展。最后指出螺旋波等离子体源的未来发展以及存在的一些问题。

短管螺旋波放电中等离子体参数测量和模式转化研究

对长度为45 cm的短放电管螺旋波放电等离子体进行了Langmuir探针、原子发射光谱以及集成电荷耦合检测器(ICCD)检测诊断,研究螺旋波等离子体的放电特性.Langmuir探针数据显示电子密度在射频功率增加过程中出现两次大幅增长,由此确认了放电模式的转换及螺旋波放电模式的出现.发射光谱测量结果与Langmuir探针测量的电子密度数据一致,发现Ar原子和Ar离子的谱线强度与放电模式变化有着密切相关性.而通过对不同放电模式的ICCD测量,获得射频功率吸收因放电模式转变而变化的方式,认为放电模式转换时电子行为和能量传递方式也发生着变化.