雙頻激勵低氣壓柱狀電感耦合放電電漿的機理研究

《雙頻激勵低氣壓柱狀電感耦合放電電漿的機理研究》是依託大連理工大學,由任春生擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：雙頻激勵低氣壓柱狀電感耦合放電電漿的機理研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：任春生

項目摘要

射頻放電電漿技術一直是電漿研究領域的一個非常重要的研究方向，目前的主要發展方向是大面積均勻與高密度電漿，但通常情況下，這兩個要求是相互矛盾的：高密度下難以達到大面積均勻，而大面積均勻下難以實現高密度。本項目採用雙射頻柱狀電感耦合方式，以高頻放電為低頻放電提供點火與預電離，這樣低頻放電更容易產生，也更容易獲得高的電漿密度，再結合低頻放電的低趨膚效應特性，有可能實現高密度電漿下的大面積均勻分布。項目重點研究雙射頻驅動下放電電漿的負載特性與功率耦合、模式跳變與回滯、放電電漿的趨膚效應，深入了解其中的特點以及可能出現的一些新現象與新問題，並探討其中的物理機理。

結題摘要

感應耦合電漿源（ICP）裝置結構簡單且能在較低氣壓下產生高密度電漿，已經得到了廣泛套用。本項目針對雙頻（DF）驅動ICP源研究其物理特性及雙頻放電協同作用機理。主要研究內容包括：（1）研究直流（DC）、射頻（RF）混合放電的電漿特性；（2）對比高頻（HF）、低頻（LF）放電即13.56/2 MHz ICP放電特性；（3）研究雙頻驅動ICP的物理特性及協同放電機理；通過項目研究，取得以下研究成果：（1）自主設計研製了一台DF ICP放電裝置、一套RF與DC混合放電裝置及一套全懸浮Langmuir雙探針。（2）採用DC RF混合放電，通過增加DC功率可以使RF放電電漿密度非線性提高。發現當電子的運動滿足局域動力學時，通過施加DC功率可以有效地調控電漿密度的空間分布，提高電漿均勻性。（3）採用單頻ICP放電，發現LF ICP均勻性較好。發現電子加熱效率與氣壓密切相關，研究中2 MHz ICP 在0.4 Pa下電子加熱效率最高。（4）採用雙頻驅動ICP放電，發現通過改變HF、LF輸入功率可以調控DF ICP電漿參數.固定HF功率，隨著LF功率的增加，電子密度增加，電子溫度降低，電漿懸浮電勢降低。發現通過調節高低頻功率的配比可以改善電漿密度空間分布均勻性。發現通過調節高低頻功率的配比可以調控DF ICP電子能量分布，隨著高頻功率的增加，高能電子布局數增加，低能電子布局數減小。隨著低頻功率的增加，低能電子布局數增加，高能電子布局數減小。