等离子体物理与技术9-2.pdf

等离子体物理与技术 Plasma Physics and Technology 西安交通大学 李永东 本章主要内容 第九章 等离子体产生方法 9.1 直流放电 9.2 容性射频放电 9.3 感性射频放电 9.4 微波放电 9.2 容性射频放电 • 高频电磁场或微波的天线耦合加载方式 –高频放电或微波放电是由天线（或电极）从外部得到功率，通过 电磁场对电子的加速作用来维持等离子体 –天线周围的电磁场由三个不同成分构成 (由z向电流 Ieit 产生 )  1 1 1 Idz ikr E A     sine (A k 2  / , k  /c )  kr (kr)2 (kr)3 4 0 0 三个成分： 1 kr ：电(磁)波 微波段 1 ω,r较大占优 (kr )2 ：感应电场 高频段 ω,r中等占优 1 3 ：静电场 (kr ) ω,r较小占优 9.2 容性射频放电 –三种方式分别应用耦合场中的不同成份 –静电耦合主要利用静电场成份来加速电子，又称电容耦合，产生 电容（容性）耦合等离子体 –感应耦合利用感应电场成份 • 无外加磁场时产生感应（感性）耦合等离子体 • 有外加磁场时产生螺旋波等离子体 –电磁波耦合利用电磁波成份为等离子体提供能量 • 无外加磁场时产生表面波等离子体 • 有外加磁场时产生电子回旋共振(ECR)等离子体 9.2 容性射频放电 C ：直流隔离电容， M.B.(Matching Box)：匹配器 B 典型参数：压强10～1000Pa，电极间距1～5cm，高频功率20～ 200W，高频频率13.56MHz 9.2 容性射频放电 + + Sheath – – + Potential + – + – Bulk + – – + Plasma Sheath + + Substrate – – X direction ~ V cos(t) 0 Density of : • 1D RF Voltage-Driven System Electron and Ion 9.2 容性射频放电 –实际放电容器中，A电极接地，其有 效面积大于K电极，形成非对称放电 –在只有交流电压的K电极上会自动生 成负直流电压VDC （即自给偏压） –C 的存在，保证了V 不为零，V 0 B DC DC –V (t