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随着等离子体技术的迅速发展,低温低压等离子体在新型材料制备和等离子体加工领域中地位日趋重要。在利用等离子体化学气相沉积(PCVD)技术制备薄膜中,制备出的薄膜质量和特性主要取决于放电产生的等离子体的内部状态,因此诊断其内部状态参数对保证真空镀膜的稳定性和可重复性,优化等离子体工艺起着决定性作用。螺旋波等离子体作为最新的低温气压等离子体源,在新型纳米材料制备、超大规模集成电路工艺等方面具有广泛的应用前景。
本文综合采用Langmuir探针法和发射光谱法对螺旋波诱导的氢等离子体进行了原位诊断,研究了部分等离子体参数随宏观实验参量的变化规律。
采用自主设计的Langmuir扫描探针原位诊断了不同实验参量下的I-V特性曲线,根据双曲正切函数的指数变换模型平滑数据,采用Druyvesteyn方法对数据进行了分析,得到等离子体参数电子密度、有效电子温度和电子能量几率函数,研究了它们随实验参量的变化规律。
采用发射光谱法诊断了氢原子的Balmer系谱线,利用日冕模型定性分析了等离子体密度随实验参量的变化规律;利用玻尔兹曼图,研究了氢原子激发温度的变化规律;根据分子光谱理论研究了Fulcher带系和G-B带,分析了分子振动温度和转动温度的变化规律。
并对两种方法得到的结果进行了综合分析。同时采用两种方法能够更全面的反映等离子体状态信息,为低温低压等离子体化学气相沉积制备薄膜研究提供了重要参考。