等离子体沉积原理
等离子体沉积（Plasmadeposition）是一种利用等离子体在低压下产生的化学反应来制备材料的技术，也是一种重要的薄膜制备技术。等离子体沉积原理是通过将气体加压到一定的压力下，然后通过加入能量（如电子、电磁场等）激发气体分子，使其离子化，形成等离子体。等离子体中的离子和自由基与反应物发生化学反应，生成固体薄膜。等离子体沉积技术可以制备多种不同材料的薄膜，如金属、半导体、氧化物、氮化物等。等离子体沉积主要用于制备薄膜、纳米材料、涂层等，广泛应用于电子、光电子、机械、生物医学等领域。
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等离子体化学气相沉积技术 newmaker 1．技术内容及技术关键 等离子体化学气相沉积技术原理是利用低温等离子体（非平衡等离子体）作能量源，工件置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）使工件升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在工件表面形成固态薄膜。它包括了化学气相沉积的一般技术，又有辉光放电的强化作用。 由于粒子间的碰撞，产生剧烈的气体电离，使反应气体受到活化。同时发生阴极溅射效应，为沉积薄膜提供了清洁的活性高的表面。因而整个沉积过程与仅有热激活的过程有显著不同。这两方面的作用，在提高涂层结合力，降低沉积温度，加快反应速度诸方面都创造了有利条件。 等离子体化学气相沉积技术按等离子体能量源方式划分，有直流辉光放电、射频放电和微波等离子体放电等。随着频率的增加，等离子体强化CVD过程的作用越明显，形成化合物的温度越低。 PCVD的工艺装置由沉积室、反应物输送系统、放电电源、真空系统及检测系统组成。气源需用气体净化器除去水分和其它杂质，经调节装置得到所需要的流量，再与源物质同时被送入沉积室，在一定温度和等离子体激活等条件下，得到所需的产物，并沉积在工件或基片表面。所以，PCVD工艺既包括等离子体物理过程，又包括等离子体化学反应过程。 PCVD工艺参数包括微观参数和宏观参数。微观参数如电子能量、等离子体密度及分布函数、反应气体的离解度等。宏观参数对于真空系统有，气体种类、配比、流量、压强、抽速等；对于基体来说有，沉积温度、相对位置、导电状态等；对于等离子体有，放电种类、频率、电极结构、输入功率、电流密度、离子温度等。以上这些参数都是相互联系、相互影响的。 1.直流等离子体化学气相沉积（DC-PCVD） DC-PCVD是利用高压直流负偏压（-1～-5kV），使低压反应气体发生辉光放电产生等离子体，等离子体在电场作用下轰击工件，并在工件表面沉积成膜。 直流等离子体比较简单，工件处于阴极电位，受其形状、大小的影响，使电场分布不均匀，在阴极附近压降最大，电场强度最高，正因为有这一特点，所以化学反应也集中在阴极工件表面，加强了沉积效率，避免了反应物质在器壁上的消耗。缺点是不导电的基体或薄膜不能应用。因为阴极上电荷的积累会排斥进一步的沉积，并会造成积累放电，破坏正常的反应。DC-PCVD装置如图1。 该设备由于工件仅靠离子和高能粒子轰击提供能量，在进行产品的批量生产时就不可避免的
PECVD PECVD ( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ) -- 等离子体增强化学气相沉积法PECVD：是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积(PECVD). 实验机理：是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。 优点： 基本温度低；沉积速率快；成膜质量好，针孔较少，不易龟裂。 缺点如下： 1.设备投资大、成本高，对气体的纯度要求高； 2.涂层过程中产生的剧烈噪音、强光辐射、有害气体、金属蒸汽粉尘等对人体有害； 3.对小孔孔径内表面难以涂层等。 例子：在PECVD工艺中由于等离子体中高速运动的电子撞击到中性的反应气体分子，就会使中性反应气体分子变成碎片或处于激活的状态容易发生反应。衬底温度通常保持在350℃左右就可以得到良好的SiOx或SiNx薄膜，可以作为集成电路最后的钝化保护层，提高集成电路的可靠性。 几种PECVD装置 图（a）是一种最简单的电感耦合产生等离子体的PECVD装置，可以在实验室中使用。 图（b）它是一种平行板结构装置。衬底放在具有温控装置的下面平板上，压强通常保持在133Pa左右，射频电压加在上下平行板之间，于是在上下平板间就会出现电容耦合式的气体放电，并产生等离子体。 图（c）是一种扩散炉内放置若干平行板、由电容式放电产生等离子体的PECVD装置。它的设计主要为了配合工厂生产的需要，增加炉产量。
等离子体增强化学气相沉积（PECVD）综述 摘要：本文综述了现今利用等离子体技术增强化学气相沉积（CVD）制备薄膜的原理、工艺设备现状和发展。 关键词：等离子体；化学气相沉积；薄膜； 一、等离子体概论——基本概念、性质和产生 物质存在的状态都是与一定数值的结合能相对应。通常把固态称为第一态，当分子的平均动能超过分子在晶体中的结合能时，晶体结构就被破坏而转化成液体(第二态)或直接转化为气体(第三态)；当液体中分子平均动能超过范德华力键结合能时，第二态就转化为第三态；气体在一定条件下受到高能激发，发生电离，部分外层电子脱离原子核，形成电子、正离子和中性粒子混合组成的一种集合体形态，从而形成了物质第四态——等离子体。 只要绝对温度不为零，任何气体中总存在有少量的分子和原子电离，并非任何的电离气体都是等离子体。严格地说，只有当带电粒子密度足够大，能够达到其建立的空间电荷足以限制其自身运动时，带电粒子才会对体系性质产生显著的影响，换言之，这样密度的电离气体才能够转变成等离子体。此外，等离子体的存在还有空间和时间限度，如果电离气体的空间尺度L下限不满足等离子体存在的L>>l D（德拜长度l D）的条件，或者电离气体的存在的时间下限不满足t>>t p（等离子体的振荡周期t p）条件，这样的电离气体都不能算作等离子体。
在组成上等离子体是带电粒子和中性粒子（原子、分子、微粒等）的集合体，是一种导电流体，等离子体的运动会受到电磁场的影响和支配。其性质宏观上呈现准中性（quasineutrality ），即其正负粒子数目基本相当，系统宏观呈中性，但是在小尺度上则体现电磁性；其次，具有集体效应，即等离子体中的带电粒子之间存在库仑力。体内运动的粒子产生磁场，会对系统内的其他粒子产生影响。 描述等离子体的参量有粒子数密度n 和温度T 。 通常用n e 、n i 和n g 来表示等离子体内的电子密度、粒子密度和中性粒子密度。当n e ＝n i 时，可用n 来表示二者中任一带电粒子的密度，简称等离子体密度。但等离子体中一般含有不同价态的离子，也可能含有不同种类的中性粒子，因此电子密度与粒子密度不一定总是相等。对于主要是一阶电离和含有同一类中性粒子的等离子体，可以认为n e ≈ n i ，对此，定义：a =n e /( n e + n g )为电离度。在热力学平衡条件下，电离度仅取决于粒子种类、粒子密度及温度。用T e 、T i 和T g 来表示等离子体的电子温度、离子温度和中性粒子温度，考虑到“热容”，等离子体的宏观温度取决于重粒子的温度。在热力学平衡态下，粒子能量服从麦克斯韦分布，单个粒子平均平动能KE 与热平衡温度T 关系为： 21322 kT KE mv == 等离子体的分类按照存在分为天然和人工等离子体。按照电离度a 分为：a<<0.1称为弱电离等离子体，当a ＞ 0.1时，称为为强电离等离子体；a ＝1 时，则叫完全等离子体。按照粒子密度划分为致密等离子体n ＞1518310cm - ，若ｎ＜1214310cm - 为稀薄等离子体。按照热力学平衡划分为完全热力学平衡等离子体，即高温等离子体；局部热力学等离子体，也叫热等离子体；非热力学平衡等离子体，
PECVD的工作原理 PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）是一种常用的薄膜沉积技术，通过等离子体激发和化学反应，将气相中的前驱体沉积在基底表面上，形成具有特定功能的薄膜。本文将详细介绍PECVD的工作原理。 一、PECVD的基本原理 PECVD是一种在低压和高频电场作用下进行的气相沉积技术。其基本原理是通过电场激发气体形成等离子体，并利用等离子体中的自由电子和离子对气相前驱体进行激发和分解，最终在基底表面上形成薄膜。 二、PECVD的工作过程 1. 前驱体供应：将所需的气相前驱体引入PECVD反应室中。常见的前驱体包括有机气体、无机气体和金属有机化合物等。 2. 等离子体激发：施加高频电场，使反应室内的气体形成等离子体。高频电场的作用下，气体中的电子受到加速，与气体分子碰撞，使气体分子激发、电离或解离。 3. 化学反应：激发的气体分子与前驱体发生化学反应。在等离子体的作用下，气体分子和前驱体之间发生碰撞，产生活性物种，如自由基、离子等。 4. 沉积薄膜：活性物种在基底表面发生化学反应，形成薄膜。活性物种在基底表面吸附、扩散和反应，最终形成均匀且致密的薄膜。 5. 辅助技术：在PECVD过程中，可以采用辅助技术来调控薄膜的性质，如控制反应室的温度、气体流量、压力等。 三、PECVD的应用领域
PECVD广泛应用于半导体、光电子、显示器件等领域，主要用于制备各种功能性薄膜，如硅氧化物（SiO2）、氮化硅（Si3N4）、氟化物、碳化物等。 1. 半导体工业：PECVD用于制备薄膜材料，如硅氧化物薄膜（用于制备MOSFET的绝缘层）、氮化硅薄膜（用于制备光罩的抗反射层）等。 2. 光电子领域：PECVD用于制备光学薄膜，如反射膜、透明导电膜等。这些薄膜广泛应用于太阳能电池、液晶显示器、触摸屏等光电子器件中。 3. 显示器件制造：PECVD用于制备透明导电膜，如氧化锌（ZnO）薄膜。透明导电膜广泛应用于液晶显示器、有机发光二极管（OLED）等显示器件中。 4. 其他领域：PECVD还可用于制备防反射膜、防腐蚀膜、隔热膜等功能性薄膜，应用于光学器件、防护涂层、生物医学等领域。 四、PECVD的优势和局限性 1. 优势： - 可以在较低温度下进行，适用于对基底材料温度敏感的应用。 - 可以制备多种材料的薄膜，具有较高的化学反应活性。 - 薄膜具有较好的致密性和均匀性，能够满足各种应用的要求。 2. 局限性： - PECVD过程中产生的等离子体可能对基底材料和器件结构造成损伤。 - PECVD的工艺复杂，对设备和操作要求较高。 - PECVD过程中的化学反应涉及多个参数的调控，需要进行精确的工艺优化。 综上所述，PECVD是一种常用的薄膜沉积技术，通过等离子体激发和化学反应，在基底表面上形成具有特定功能的薄膜。其工作原理是通过电场激发气体形成等离子体，利用等离子体中的自由电子和离子对气相前驱体进行激发和分解，最终
PECVD的原理 PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）是一种重要 的薄膜沉积技术，基于低温等离子体增强化学气相沉积原理，用于在固体 表面沉积无机或有机薄膜。该技术具有非常广泛的应用领域，包括光电子 器件、显示器、太阳能电池等。 1.气体供应与混合：在PECVD系统中，需要提供沉积材料的气体。这 些气体可以是单独的化合物，也可以是多个气体组合而成的混合物。气体 被送入反应室，并通过控制阀门进行混合，以实现所需的化学反应。 2.等离子体产生：将反应室内的气体加入高频电场中，产生等离子体。这通常是通过引入高频电源，在两个电极之间建立电场来实现的。等离子 体是由电场激发气体分子而形成的带电粒子集合体，其能量高于常规热平 衡气体。等离子体的产生可以通过射频、微波或直流电源等方式实现。 3.化学反应：等离子体激活了气态前驱体分子，导致各种化学反应的 发生。通常，气态前驱体分子和激活的离子之间发生碰撞并发生吸附、反 应或解离。这些反应会导致所需的沉积物生成在基板表面上。 4.薄膜沉积：化学反应产生的反应物沉积在基板表面，形成所需的薄膜。基板表面的形貌、化学组成以及薄膜的均匀性可以通过调整气体流量、流量比例、反应温度以及衬底表面预处理等参数来控制。 尽管PECVD的基本原理是相似的，但实际的PECVD系统可能会有很大 的变化。这包括反应室的几何形状和大小、等离子体激发机制、气体供应 和混合方式以及薄膜生长的条件等。 然而，PECVD也存在一些局限性。等离子体会引入较高能量的粒子， 可能引起基板损伤或界面异质性。此外，由于化学反应的复杂性，薄膜的
射频增强等离子体化学气相淀积 射频增强等离子体化学气相淀积（RF-PECVD）是一种常用的薄膜制备技术，广泛应用于半导体、光电子、显示器件等领域。本文将介绍RF-PECVD的工作原理、应用和优势。 一、工作原理： RF-PECVD是一种通过射频电场激发等离子体来实现薄膜沉积的方法。在RF-PECVD系统中，通过将气体引入真空腔体中，并在腔体内加入射频电场，使气体分子发生电离。通过调节气体流量和射频功率，可以控制等离子体的性质和反应过程。在等离子体中，气体分子会发生化学反应，生成所需的薄膜物质，并在基底上沉积形成薄膜。二、应用： RF-PECVD广泛应用于薄膜制备领域。其中，最常见的应用是在半导体工业中用于沉积硅基薄膜。硅基薄膜在集成电路制造中扮演着重要角色，可以用作层间绝缘材料、隔离层或衬底。此外，RF-PECVD 还可以用于沉积氮化硅、氮化硼等材料，扩大了其在光电子和显示器件中的应用。 三、优势： 相比于其他薄膜制备方法，RF-PECVD具有以下优势： 1. 高沉积速率：RF-PECVD能够在相对较短的时间内沉积出厚度均匀的薄膜，提高了生产效率。 2. 低制备温度：相较于其他化学气相沉积方法，RF-PECVD能够在
较低的温度下进行，降低了基底的热应力和材料的氧化程度。 3. 高沉积质量：RF-PECVD沉积的薄膜具有良好的致密性和均匀性，能够满足高性能器件的要求。 4. 多样性：RF-PECVD可以用于沉积各种材料，如非晶硅、氮化硅、氮化硼等，具有很大的应用潜力。 在RF-PECVD过程中，还存在一些需要注意的问题。首先是等离子体的稳定性和均匀性。为了保持等离子体的稳定性，需要在设计和优化反应腔体结构时考虑等离子体的扩散和输运。其次是气体流量和射频功率的控制。过高或过低的气体流量和射频功率都可能导致薄膜质量下降或者设备损坏。因此，需要通过实验和优化来确定最佳的工艺参数。 总结起来，射频增强等离子体化学气相淀积是一种重要的薄膜制备技术，具有广泛的应用前景。通过合理控制工艺参数，可以实现高速、高质量的薄膜沉积，满足不同领域的需求。随着技术的不断发展，RF-PECVD将在新材料的研究和应用中发挥更重要的作用。
等离子刻蚀聚合物沉积 等离子刻蚀聚合物沉积是一种利用等离子体技术，在基板表面 形成聚合物薄膜的过程。该技术可用于制备薄膜、涂层、纳米结构 等应用领域。 等离子刻蚀聚合物沉积的过程通常包括以下几个步骤： 1. 基板准备：在开始沉积之前，需要对基板进行准备。这包括 清洗基板表面以去除杂质和污染物，并确保基板表面平整。 2. 等离子体激发：在真空室中，通过加入适当的气体（如氧气、氮气等）和施加高频电场，形成等离子体。等离子体激发会产生高 能量的离子和自由基，用于刻蚀和聚合物形成。 3. 刻蚀：等离子体中的离子和自由基会与基板表面的原子或分 子发生碰撞，从而刻蚀基板表面。刻蚀过程可以通过控制等离子体 参数（如功率、气体浓度等）来调节刻蚀速率和选择性。 4. 聚合物沉积：在刻蚀的同时，通过引入含有聚合物前体分子 的气体，使聚合物分子在基板表面沉积。聚合物前体分子可以是单 体或聚合物链段，通过等离子体激发和表面反应，形成聚合物薄膜。 5. 控制和优化：在整个沉积过程中，需要对等离子体参数、沉 积速率、聚合物结构等进行精确控制和优化。这可以通过调节气体 流量、功率、沉积时间等参数来实现。 等离子刻蚀聚合物沉积具有许多优点，例如可控性强、沉积速 率快、具有较高的选择性和均匀性等。这使得它在微电子、光学、 生物医学等领域得到广泛应用。例如，在微电子制造中，等离子刻
蚀聚合物沉积可用于制备光刻掩膜、光波导等器件。在生物医学领域，它可以用于制备生物传感器、药物释放系统等。 总之，等离子刻蚀聚合物沉积是一种重要的表面工艺技术，通过精确控制等离子体参数和聚合物前体分子，可以在基板表面形成具有特定性质和结构的聚合物薄膜。这为各种应用领域提供了新的材料解决方案。
pecvd在科研方面的应用 PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积）是一种常用的薄膜沉积技术，在科研领域有着广泛的应用。本文将介绍PECVD的原理、设备和在科研方面的应用。 一、PECVD的原理和设备 PECVD是一种利用等离子体来增强化学气相沉积过程的技术。它通过在低压下施加高频电场，使气体形成等离子体，并激发气体中的活性粒子。这些活性粒子与沉积表面上的前驱体分子反应，从而形成所需的薄膜。 PECVD设备主要由气体输送系统、高频电源、等离子体激发器、沉积室和抽气系统组成。在气体输送系统中，需要将气体通过阀门控制进入沉积室。高频电源提供电场来激发等离子体，而等离子体激发器则起到引导电场和激发等离子体的作用。沉积室是薄膜沉积的主要区域，其内部通常包含沉积区和放电区。抽气系统则用于维持沉积室的真空状态。 二、PECVD在科研方面的应用 1. 薄膜材料研究：PECVD技术可以用于制备各种薄膜材料，如氮化硅膜、碳化硅膜、氧化锌膜等。这些薄膜材料在光电子器件、微电子器件和传感器等领域具有重要的应用价值。通过PECVD技术可
以控制薄膜的成分、结构和性能，满足不同应用的需求。 2. 光学涂层研究：PECVD技术可以用于制备各种光学涂层，如透明导电膜、抗反射膜、硬质涂层等。这些光学涂层在太阳能电池、显示器件和光学器件等领域有着广泛的应用。PECVD技术可以实现对光学涂层的精确控制，提高其光学性能和耐久性。 3. 纳米材料研究：PECVD技术可以用于制备纳米材料，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜等。这些纳米材料在纳米电子器件、光学器件和催化剂等领域有着重要的应用。PECVD技术通过控制沉积条件和前驱体浓度，可以实现对纳米材料尺寸、形貌和结构的调控。 4. 生物医学应用：PECVD技术可以用于制备生物医学材料，如生物陶瓷涂层、药物包载薄膜和生物传感器等。这些生物医学材料在组织工程、药物释放和生物诊断等领域有着重要的应用。PECVD技术可以实现对生物医学材料的表面性能和生物相容性的调控，提高其应用效果。 5. 纳米加工技术：PECVD技术可以用于纳米加工，如纳米图案制备、纳米结构修饰和纳米尺寸控制等。这些纳米加工技术在纳米器件制造和纳米传感器等领域具有重要意义。PECVD技术可以实现对纳米结构的形貌和尺寸的精确控制，满足纳米器件的需求。 三、总结
ALD沉积原理与等离子体 1. 引言 等离子体增强化学气相沉积（PECVD）和物理气相沉积（PECVD）是目前广泛应用于薄膜制备的两种主要技术。PECVD利用辉光放电产生的等离子体激发气体分子，使 其发生化学反应并沉积在基底上。而ALD则是一种表面控制的纳米层沉积技术，其核心原理是通过在基底表面交替沉积两种前驱体来实现单层或多层薄膜的生长。本文将重点介绍ALD沉积原理与等离子体相关的基本原理。 2. ALD沉积原理 ALD（Atomic Layer Deposition）即原子层沉积，是一种以分子为单位进行薄膜生长的技术。ALD的核心思想是通过交替地注入两种前驱体分子来实现单层或多层薄 膜的生长，每次注入前驱体只能发生一步化学反应，并在反应后清除剩余物质。这样可以控制每一层的厚度和成分，并实现高质量的薄膜生长。 ALD沉积过程一般包括以下几个步骤： 1.基底表面准备：将基底放置在反应室中，并进行真空抽气和表面清洗，以去 除表面的杂质和氧化物。 2.第一前驱体注入：将第一种前驱体分子引入反应室中，通过控制温度和压力 等参数，使其被吸附在基底表面。这一步骤实际上是吸附了单层分子。 3.第一前驱体反应：在第一前驱体被吸附到基底表面后，通过注入第二种气体 （通常是气态的还原剂或氧化剂）来发生化学反应。这个反应只会发生在吸 附层上，不会扩散到基底或其他地方。经过反应后，生成了一层具有所需成 分的物质。 4.清除剩余物质：在完成第一前驱体的反应后，需要将未反应的前驱体和副产 物从反应室中清除。这可以通过真空抽气或惰性气体冲洗等方式来实现。5.重复步骤2-4：重复以上步骤，交替注入第二种前驱体和清除剩余物质，直 到达到所需的薄膜厚度。 ALD沉积的关键在于每一步反应都是可控的，且只有单层分子被吸附在基底表面上。这种单层生长方式可以确保每一层的均匀性和纯度，并避免了晶粒生长和堆积等问题。
等离子体处理原理 引言: 等离子体处理是一种常见的物理和化学处理技术，广泛应用于材料加工、表面改性、环境治理等领域。本文将介绍等离子体的基本概念、形成机制以及在材料加工和环境治理中的应用原理。 一、等离子体的基本概念 等离子体是一种由带正电和带负电的粒子组成的高度电离的气体状态。在通常的气体状态下，原子或分子是电中性的，但当气体中的电子被激发或离开原子时，就会形成等离子体。等离子体具有高度活性，能够传递能量和电荷，因此在很多应用中被广泛使用。 二、等离子体的形成机制 等离子体可以通过多种方式形成，其中最常见的是电离和放电。在电离过程中，气体中的电子会被外部能量激发或离开原子，形成带正电的离子和带负电的电子。而放电则是通过外部电场或电压的作用，在气体中形成电流和电弧，进而产生等离子体。 三、等离子体在材料加工中的应用原理 1. 等离子体刻蚀 等离子体刻蚀是一种常见的材料加工技术，通过在材料表面产生等离子体，并利用等离子体中带电粒子的能量和速度，使其撞击材料表面，从而实现刻蚀。等离子体刻蚀可以用于制备微电子器件、纳
米材料等。 2. 等离子体沉积 等离子体沉积是一种将薄膜材料沉积在基底表面的技术，通过在等离子体中激发气体分子或原子，并使其沉积在基底上，形成薄膜。等离子体沉积可以用于制备光学薄膜、涂层材料等。 四、等离子体在环境治理中的应用原理 1. 等离子体去除有害气体 等离子体可以通过电离和化学反应的方式，将空气中的有害气体转化为无害物质。例如，等离子体可以将二氧化硫转化为硫酸颗粒，从而净化大气中的污染物。 2. 等离子体处理废水 等离子体可以通过离子化和氧化的作用，将废水中的有机物和重金属离子转化为无害物质。例如，等离子体可以将废水中的有机物氧化为二氧化碳和水，从而达到净化废水的效果。 结论: 等离子体处理是一种重要的物理和化学处理技术，具有广泛的应用前景。通过了解等离子体的基本概念和形成机制，以及在材料加工和环境治理中的应用原理，我们可以更好地理解和应用等离子体处理技术，为材料加工和环境治理领域的发展做出贡献。
等离子体增强化学气相沉积 1、等离子体增强化学气相沉积的主要过程 等离子体增强化学气相沉积（pecvd）技术是借助于辉光放电等离子体使含有薄膜组成的气态物质发生化学反应，从而实现薄膜材料生长的一种新的制备技术。由于pecvd技术是通过应气体放电来制备薄膜的，有效地利用了非平衡等离子体的反应特征，从根本上改变了反应体系的能量供给方式。一般说来,采用pecvd技术制备薄膜材料时，薄膜的生长主要包含以下三个基本过程： 首先，在非平衡等离子体中，电子与反应气体发生初级反应，使得反应气体发生分解，形成离子和活性基团的混合物； 其二，各种活性基团向薄膜生长表面和管壁扩散输运，同时发生各反应物之间的次级反应； 最后，到达生长表面的各种初级和次级反应产物被吸附并与表面反应，伴随着气体分子的重新释放。 具体说来，基于辉光放电方法的pecvd技术，能够使得反应气体在外界电磁场的激励下实现电离形成等离子体。在辉光放电的等离子体中，电子经外电场加速后，其动能通常可达10ev 左右，甚至更高，足以破坏反应气体分子的化学键，因此，通过高能电子和反应气体分子的非弹性碰撞，就会使气体分子电离（离化）或者使其分解，产生中性原子和分子生成物。正离子受到离子层加速电场的加速与上电极碰撞，放置衬底的下电极附近也存在有一较小的离子层电场，所以衬底也受到某种程度的离子轰击。因而分解产生的中性物依扩散到达管壁和衬底。这些粒子和基团（这里把化学上是活性的中性原子和分子物都称之为基团）在漂移和扩散的过程中，由于平均自由程很
短，所以都会发生离子-分子反应和基团-分子反应等过程。到达衬底并被吸附的化学活性物（主要是基团）的化学性质都很活泼，由它们之间的相互反应从而形成薄膜。 2、等离子体内的化学反应 由于辉光放电过程中对反应气体的激励主要是电子碰撞，因此等离子体内的基元反应多种多样的，而且等离子体与固体表面的相互作用也非常复杂，这些都给pecvd技术制膜过程的机理研究增加了难度。迄今为止，许多重要的反应体系都是通过实验使工艺参数最优化，从而获得具有理想特性的薄膜。对基于pecvd技术的硅基薄膜的沉积而言，如果能够深刻揭示其沉积机理，便可以在保证材料优良物性的前提下，大幅度提高硅基薄膜材料的沉积速率。 目前，在硅基薄膜的研究中，人们之所以普遍采用氢稀释硅烷（sih4）作为反应气体，是因为这样生成的硅基薄膜材料中含有一定量的氢，h 在硅基薄膜中起着十分重要的作用，它能填补材料结构中的悬键，大大降低了缺陷能级，容易实现材料的价电子控制，自从1975 年spear 等人首先实现硅薄膜的掺杂效应并制备出第一个pn 结以来，基于pecvd 技术的硅基薄膜制备与应用研究得到了突飞猛进的发展，因此，下面将对硅基薄膜pecvd 技术沉积过程中硅烷等离子体内的化学反应进行描述与讨论。 在辉光放电条件下，由于硅烷等离子体中的电子具有几个ev 以上的能量，因此h2和sih4受电子的碰撞会发生分解，此类反应属于初级反应。若不考虑分解时的中间激发态，可以得到如下一些生成sihm（m=0,1,2,3）与原子h 的离解反应： e+sih4→sih2+h2+e (2.1) e+sih4→sih3+ h+e (2.2)
等离子体的功率沉积 等离子体是一种由自由电子和带正电的离子组成的高温气体，具有特殊的物理性质。在等离子体中，带电粒子之间的相互作用非常强烈，因此等离子体具有很高的能量密度。这种高能量密度使得等离子体在许多领域中具有广泛的应用，例如材料加工、环境处理、医疗和科学研究等。在这些应用中，等离子体的功率沉积是一个关键问题。 功率沉积是指等离子体在某一点或某一表面上所沉积的功率。这个功率通常是指等离子体中的带电粒子（如电子、离子）在运动过程中所携带的能量。功率沉积的大小直接影响到等离子体的加热效果、化学反应速率以及材料表面的处理效果等。因此，对等离子体的功率沉积进行深入的研究是非常必要的。 影响等离子体功率沉积的因素有很多，包括等离子体的温度、密度、组成、电场强度等。其中，温度是影响功率沉积的最主要因素之一。在高温下，带电粒子的运动速度非常快，因此它们能够更快地将能量传递给材料表面。这使得高温等离子体具有更高的功率沉积率。此外，等离子体的密度也对功率沉积有影响。当等离子体密度增加时，带电粒子之间的碰撞次数也会增加，从而增加了能量传递的效率。
除了温度和密度之外，等离子体的组成也对功率沉积有影响。例如，在等离子体中加入某些活性气体（如氧气、氯气等）可以提高化学反应速率，从而增加功率沉积。此外，电场强度也对功率沉积有影响。在强电场下，带电粒子会获得更高的能量，从而增加功率沉积。 在实际应用中，为了更好地控制等离子体的功率沉积，通常需要对其进行测量和表征。常用的测量方法包括热力学方法、光谱学方法和电学方法等。其中，热力学方法是通过测量等离子体的热力学参数（如温度、压力等）来计算功率沉积。光谱学方法是通过分析等离子体中的光谱来测量其中的粒子浓度、能量分布等信息，从而计算功率沉积。电学方法则是通过测量等离子体中的电流、电压等电学参数来计算功率沉积。 除了测量和表征之外，为了更好地控制等离子体的功率沉积，还需要对其中的物理过程进行数值模拟和理论研究。例如，可以使用粒子模拟方法研究等离子体中的带电粒子运动和能量传递过程，使用流体模拟方法研究等离子体的流动和传热过程等。这些模拟和理论研究可以帮助我们更好地理解等离子体的物理性质和行为，从而更好地控制其功率沉积。 总之，等离子体的功率沉积是一个非常重要的研究课题。它涉及到等离子体的物理性质、化学反应以及材料表面的处理