低温等离子体诊断原理与技术

目录
前言
第1章等离子体基本概念和性质1
1.1等离子体概念1
1.1.1等离子体的定义与产生1
1.1.2等离子体的分类2
1.2等离子体的导电性与准电中性4
1.2.1等离子体的导电性4
1.2.2等离子体的准电中性4
1.3等离子体鞘层5
1.4等离子体的基本参量7
1.4.1等高子体密度与电离度7
1.4.2等离子体温度与能量分布函教8
1.4.3德拜长度10
1.4.4等离子体频率11
1.4.5等离子体的时空特征量12
1.5等离子体中带电粒子的扩散12
1.6低温等高子体诊断方法概述15
参考文献16
第2章气体放电等离子体基础18
2.1直流放电18
2.1.1直流放电基本过程18
2.1.2帕邢定律20
2.1.3直流辉光放电特性21
2.2射频放电22
2.2.1射频放电基本过程22
2.2.2射频等离子体中的自偏压24
2.2.3射频放电的产生方法27
2.3波加热放电31
2.3.1微波放电31
2.3.2微波电子回旋共振放电31
2.3.3螺旋波放电35
2.4磁控放电40
2.4.1磁控放电基本过程10
2.4.2磁控放电技术41
2.5介质阻挡放电47
2.5.1介质阻挡放电基本过程47
2.5.2介质阻挡放电技术48
参考文献51
第3章等离子体化学基础54
3.1化学反应的表征54
3.2等离子体中的化学反应55
3.2.1同相反应55
3.2.2异相反应66
3.3化学反应链67
3.4等离子体与表面相互作用68
3.4.1等离子体与固体表面的作用69
3.4.2离子和电子诱导的表面化学反应71
3.4.3能量传递72
3.4.4薄膜沉积与性能调控73
3.4.5刻蚀与等离子体诱导损伤73
参考文献74
第4章低温等离子体的探针诊断75
4.1朗缪尔探针诊断的基本方法75
4.1.1朗缪尔探针的结构与工作电路75
4.1.2朗缪尔探针的电流-电压特性78
4.1.3从探针IV特性曲线获取等离子体参数79
4.1.4双探针技术80
4.1.5探针诊断的条件、优点与缺点82
4.2朗缪尔探针的基本理论82
4.2.1无碰撞鞘层82
4.2.2平面探针83
4.2.3圆柱形探针84
4.3探针诊断的误差分析与数据处理88
4.3.1探针测量误差的估算88
4.3.2探针测量误差的主要来源89
4.3.3探针I-V特性的二次微分方法91
4.4朗缪尔探针诊断方法的空间和时间分辨率93
4.4.1朗缪尔探针诊断方法的空间分辨率93
4.4.2朗缪尔探针诊断方法的时间分辨率94
4.5非麦克斯韦分布的探针理论95
4.6各向异性等离子体的探针诊晰97
4.7磁化等离子体中的朗缪尔探针99
4.7.1磁场的影响99
4.7.2磁化等离子体中的探针理论101
4.7.3磁化等离子体中的探针测量103
4.8射频与甚高频等离子体中的朗缪尔探针104
4.8.1射频等离子体中的探针特性104
4.8.2射频补偿方法104
4.8.3无补偿的测量条件111
4.8.4射频补偿对电子能量分布函数测量的影响113
4.8.5甚高频放电等离子体的探针诊断114
4.9脉冲等离子体的探针诊断117
4.9.1脉冲磁控放电等离子体的探针诊断117
4.9.2脉冲激光等离子体的探针诊断120
4.10化学活性等离子体的探针诊断122
4.10.1化学活性等离子体中的探针污染122
4.10.2发射探针技术123
4.10.3电容耦合探针技术125
4.10.4悬浮探针技术126
4.10.5三探针技术130
4.10.6射频阻抗探针和等离子体振荡探针技术132
4.10.7热探针技术133
4.10.8探针表面的清洗方法136
4.11电负性等离子体的探针诊断137
4.11.1I-V特性与二阶导数报合法137
4.11.2I-V特性直接分析法139
4.12尘埃等离子体的探针诊断141
4.12.1探针机械屏蔽法142
4.12.2复合探针电压扫描法143
4.13大气压放电等离子体的探针诊断145
4.18.1扫描朗缪尔探针系统146
4.13.2高压非局域热平街等离子体柱状探针离子饱和电流模型147
4.14电磁探针技术151
4.14.1礁探针151
4.14.2射频电流探针152
参考文献153
第5章低温等离子体的光谱诊断156
5.1等离子体光语的产生机理156
5.2发射光谱159
5.2.1等离子体发射光谐的诺特性159
5.2.2发射光谱诊断的实验装量163
5.2.3发射光谱方法的优点与缺点167
5.3发射光谱的光化线强度测定法167
5.4等离子体温度的光谱测量171
5.4.1惰性示踪气体发射光谱法测量电子温度171
5.4.2光强比值法测量电子温度174
5.4.3发射光谱法测量分子转动温度、振动温度177
5.5吸收光谱182
5.5.1吸收光谱原理182
5.5.2吸收光谱实验装置183
5.6景光诱导荧光光谱185
5.6.1激光诱导荧光原理186
5.6.2激光诱导荧光光谱的实验装置187
5.6.3激光诱导荧光光谱方法的优点与缺点189
5.6.4激光诱导荧光技术测量放电等离子体中的原子密度190
5.7光腔衰荡光谱192
5.7.1光腔衰落光谱原理192
5.7.2光腔衰荡光谱实验装置194
5.7.3光腔衰落光谱实验数据的获得195
5.8等离子体材料加工的光谱诊断196
5.8.1薄膜生长机制分析198
5.8.2基团的形成诊断与密度测量203
5.8.3薄膜沉积过程监测210
5.9等离子体刻蚀的光谱诊断210
5.9.1等离子体刻蚀过程的终点检测210
5.9.2等离子体刻蚀机理分析213
5.10大气压放电等离子体的光谱诊时216
5.10.1大气压放电等离子体的光谱诊断概述216
5.10.2大气压放电等离子体的电子密度测量218
参考文献221
第6章低温等离子体的质谱诊断229
6.1质谱诊断的基本原理229
6.2四极质谱仪233
6.2.1四极质谱仪的组成与工作原理234
6.2.2四极质谱仅的分辨率237
6.2.3四极质谱仪的标定238
6.2.4四极质谱仪的优点与缺点238
6.2.5实用四极质谱仪的结构与性能239
6.3飞行时间质谱仪241
6.4磁偏转质谱仪243
6.5质谱仪与等离子体系统的连接244
6.5.1机械连接245
6.5.2电连接247
6.6质谱数据的表示方法249
6.6.1质谱数据的表示249
6.6.2图形系数250
6.7中性气体的质谱分析251
6.7.1中性气体的四极质谱分析技术251
6.7.2中性气体质谱的成分识别252
6.7.3中性气体质谱的相对浓度测定253
6.8离子的质谱分析254
6.8.1离子的四极质谱分析技术255
6.8.2离子密度与离子能量分布的确定255
6.8.3等离子体的离子质谱分析257
6.9用质谱确定等离子体物理基本数据259
6.10低温等离子体的质谱诊断应用260
6.10.1四极质谱在放电等离子体中的应用260
6.10.2双聚焦礁偏转质谱在放电等离子体中的应用272
6.10.8飞行时间质谱在放电等高子体中的应用275
参考文献278
第7章低温等离子体离子能量的诊断281
7.1拒斥场能量分析技术281
7.1.1基本原理281
7.1.2测试技术282
7.2离子的速度与能量分布283
7.3离子能量分布特性284
7.4拒斥场离子能量分析技术应用286
7.4.1双频双靶磁控溅射的离子能量诊断286
7.4.2Ag薄膜初始生长的高子能量关联分析292
7.5能量分钟的质谱分析技术294
参考文献296
第8章低温等离子体的波干涉诊断298
8.1微波干涉法298
8.2传输线微波干涉法303
8.3激光干涉法308
8.4激光双色干涉法310
参考文献312
第9章放电等离子体阻抗分析技术314
9.1放电等离子体阻抗分析的理论基础314
9.2放电等离子体阻抗分析射频V-I探针技术316
9.3放电等离子体阻抗分析的应用318
9.3.1在磁控放电鞘层研究中的应用318
9.3.2在射频、甚高频放电特性研究中的应用319
9.3.3在等离子体刻蚀中的应用321
9.3.4放电等离子体化学分析324
参考文献326
附录328
参考文献337