射频等离子系统中微弧放电的解析模型

最近我们在实验中发现:射频等离子体系统中的高电位可以引发微弧放电,这种微弧放电现象不是发生在射频系统的输入极上而是发生在接地极上。这种相对于电极呈非对称分布的微弧放电现象不是我们期待的结果,也不能用现有的理论来解释它。本文在Ch ild-L angm u ir鞘层模型理论和电流连续性理论的基础上,推导建立了一个用于表述射频等离子体系统中的这种非对称型微弧放电现象的解析模型。从我们的推导过程可以发现鞘层内外的电位差取决于接地极鞘层面积与输入极鞘层面积之比。当接地极的鞘层面积大于输入极鞘层面积时,接地极鞘层电位差的最小值成为高电位,从而引发电弧放电。而输入极鞘层电位差的最小值不发生变化。这个模型和推导结果与实验现象和P IC仿真数据有较好的一致性。

非平衡磁控溅射DLC薄膜应力研究

类金刚石(DLC) 薄膜可用作红外增透保护膜,高的薄膜残余应力造成薄膜附着力下降是目前应用中存在的主要问题之一.本文从DLC薄膜作为红外增透保护膜的需求出发,采用非平衡磁控溅射技术生长DLC薄膜.实测了薄膜的残余应力,分析研究了薄膜残余应力在不同工艺条件下的变化情况.探讨了薄膜残余应力与薄膜厚度、光学透过率、离子能量、沉积速率以及能流密度之间的关系.研究结果表明,薄膜残余应力平衡值在0.9～2.2GPa之间,相应的单面镀膜样片的透过率在4μm波长处为69% ～ 63%,随工艺的不同而变化.工艺优化后薄膜残余应力显著下降.硅基底上薄膜与基底剥离的力的临界值大于2160GPa·nm,最大薄膜厚度≥ 2400nm;锗基底上最大薄膜厚度≥ 2000nm,可以满足整个红外波段的需求.

直流磁控溅射Cr/Cr_2O_3金属陶瓷选择吸收薄膜的研究

光谱选择吸收薄膜的制备是太阳能集热器高效吸收太阳能的关键技术。本文首先研究了磁控溅射Cr/Cr2O3金属陶瓷选择吸收膜中,氧气流量、溅射靶电流等基本参数对靶电压的影响,然后对不同氧气流量和靶电流条件下制备的Cr/Cr2O3金属陶瓷选择吸收膜的光学常数采用椭偏仪进行了研究,得到了不同工艺条件下的Cr/Cr2O3金属陶瓷薄膜的光学常数,最后经过膜系设计和试验镀制,制备出了室温下吸收率α≥95%、发射率ε≤5%的高性能太阳能选择吸收膜。

大面积应用的RF-PECVD技术研究

本文探讨采用小电极与大面积基片相对移动的方法来制造大面积薄膜的可行性,提出了采用小电极等离子体源在大面积基片上移动工作的新方法,可用于沉积(或刻蚀)均匀大面积薄膜或根据需求设计的大面积上非均匀膜厚分布的薄膜,从原理上避免大电极带来的不均匀性。介绍了这种方法中由两个电极构成的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统。分析了当电极移动时,电极与真空室壁相对位置发生变化时对等离子体参数的影响。我们发现当两个射频电极之间的相位差为定值时,等离子体的分布随电极与真空室壁的距离(极地距)变化而变化。当极地距小于80mm时,随极地距的增加,等离子体的悬浮电位和基片的自偏压下降,离子密度变化不明显。当极地距大于80mm时,等离子体的分布呈稳定状态,各参数变化不明显。采用PECVD方法镀制了大面积薄膜厚度呈均匀分布和非均匀分布的两种薄膜,提供了膜厚呈线性渐变和抛物线变化的两种薄膜样片,显示了该方法的灵活性和可行性。

射频等离子体中绝缘基片上自偏压的研究

在薄膜沉积和离子束刻蚀技术中,通常要给绝缘基片加上一个射频或脉冲电极,以便在绝缘基片上形成一个自偏压来控制轰击到绝缘基片表面的离子能量。由于绝缘基片上的自偏压不便于测量,在研究中,大多采用射频电极上的偏压来代替绝缘基片表面的实际自偏压。本文在研究中发现,绝缘基片表面的自偏压与射频输入电极上的自偏压有一定的差别,并且随着射频输入电极结构的变化和绝缘基片面积的变化,这个差异将发生意想不到的变化,并对绝缘基片厚度对自偏压的影响进行了进一步的研究和分析。这一研究对射频等离子体自偏压控制离子能量等成膜工艺具有重要的意义。

长脉冲抽运光子晶体光纤四波混频和超连续谱的理论研究

本文数值研究了长脉冲抽运光子晶体光纤四波混频和超连续谱的产生.依据准连续波近似下的相位匹配条件和能量守恒定律,能够理论上确定在光子晶体光纤正常色散区抽运时,四波混频效应产生的信号光和空闲光波长;以及在光纤反常色散区抽运时,调制不稳现象产生的两个对称旁瓣波长.利用自适应分步傅里叶法,定量地模拟了利用波长为1064nm的亚纳秒激光器抽运两种不同色散特性的光子晶体光纤四波混频效应和超连续谱的产生,模拟结果与实验结果符合非常好.