常压射频放电占空比对SiO x 薄膜形貌和成分的影响

发布时间：2021-08-09 09:38

　　采用常压射频等离子体放电技术,以六甲基二硅氧烷（HMDSO）和Ar的混合气体为反应源,成功制备了SiO_x薄膜.通过测量放电的电流-电压曲线以及发射光谱,研究不同占空比对射频放电段放电特性的影响;利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）以及X射线光电子能谱（XPS）研究了不同占空比放电条件下沉积的SiO_x薄膜的表面形貌与化学成分.研究结果表明,占空比对射频放电段的放电特性影响不大,但是随着放电脉冲占空比的增加,薄膜表面变得不平滑,椭球形颗粒增多,薄膜中无机成分也相应增加. 

【文章来源】：东华大学学报(自然科学版). 2017,43(01)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图１试验装置图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｐｐａｒａｔｕｓ

第１期任吉达，等：常压射频放电占空比对ＳｉＯｘ薄膜形貌和成分的影响集都在射频脉冲放电维持阶段．由图２（ｂ）可知，在调制频率不变时，不同的占空比对于６９６（Ａｒ）和７７７ｎｍ（Ｏ）处的特征谱线强度影响不大，而４２４ｎｍ（ＳｉＯ）处的特征谱线随着占空比的增大而增强．这进一步验证了占空比对射频放电强度影响不大，但占空比对等离子体中单体的裂解和化学反应有很大的影响［６－７，１６］．（ａ）电流－电压曲线图（ｂ）发射光谱图图２不同占空比下射频脉冲调制辉光放电电流－电压曲线图和发射光谱图Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔ－ｖｏｌｔａｇｅｃｕｒｖｅｓａｎｄｏｐｔｉｃａｌｅｍｉｓｓｉｏｎｓｐｅｃｔｒａｏｆＲＦｐｕｌｓｅｍｏｄｕｌａｔｅｄｇｌｏｗｄｉｓｃｈａｒｇｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｕｔｙｃｙｃｌｅｓ２．２不同占空比放电对ＳｉＯｘ薄膜形貌的影响不同占空比下ＳｉＯｘ薄膜表面形貌的ＳＥＭ照片如图３所示．从图３（ａ）中可以看出，在占空比为３０％时，ＳｉＯｘ薄膜表面平整光滑．而随着占空比逐渐增加到７０％时，薄膜表面产生了大量的椭球形颗粒（图３（ｃ））．在等离子体放电脉冲开启时期，ＨＭＤＳＯ单体分子受到电子撞击裂解成自由基团和活性粒子，在气相氛围中这些自由基团和活性粒子形成细微的颗粒粉末并沉积在基片上，然后与吸附在基片上的单体反应，进一步聚合生成颗粒薄膜［１７］．在等离子气相中不同的粒子寿命不同，电子的寿命约为几十微秒，离子的寿命约为１００μｓ，而活性中性粒子的寿命为几十毫秒［１８］．因

大的影响［６－７，１６］．（ａ）电流－电压曲线图（ｂ）发射光谱图图２不同占空比下射频脉冲调制辉光放电电流－电压曲线图和发射光谱图Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔ－ｖｏｌｔａｇｅｃｕｒｖｅｓａｎｄｏｐｔｉｃａｌｅｍｉｓｓｉｏｎｓｐｅｃｔｒａｏｆＲＦｐｕｌｓｅｍｏｄｕｌａｔｅｄｇｌｏｗｄｉｓｃｈａｒｇｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｕｔｙｃｙｃｌｅｓ２．２不同占空比放电对ＳｉＯｘ薄膜形貌的影响不同占空比下ＳｉＯｘ薄膜表面形貌的ＳＥＭ照片如图３所示．从图３（ａ）中可以看出，在占空比为３０％时，ＳｉＯｘ薄膜表面平整光滑．而随着占空比逐渐增加到７０％时，薄膜表面产生了大量的椭球形颗粒（图３（ｃ））．在等离子体放电脉冲开启时期，ＨＭＤＳＯ单体分子受到电子撞击裂解成自由基团和活性粒子，在气相氛围中这些自由基团和活性粒子形成细微的颗粒粉末并沉积在基片上，然后与吸附在基片上的单体反应，进一步聚合生成颗粒薄膜［１７］．在等离子气相中不同的粒子寿命不同，电子的寿命约为几十微秒，离子的寿命约为１００μｓ，而活性中性粒子的寿命为几十毫秒［１８］．因此，ＨＭＤＳＯ单体在等离子体开启时期受到电子撞击而裂解产生的活性粒子，其不会在等离子体关闭时期衰亡，而存在于整个放电周期．随着占空比的增大，单位放电周期内等离子体放电时间增加，更多的ＨＭＤＳＯ单体分子裂解产生自由基团和活性粒子．文献［１３］研究认为，等离子体聚合过程主要发生在脉冲开启时期，在脉冲开启时期薄膜的沉积速率远比脉冲关闭时期大．因此，随着占空比的增大，

【参考文献】：
期刊论文
[1]射频等离子体聚合沉积六甲基二硅氧烷[J]. 王迎,李淳.  大连工业大学学报. 2008(01)



本文编号：3331830