电子回旋共振（ECR）等离子体的研究和应用

近年来,在低气压、低温等离子体研究和应用中的一个重要发展是微波电子回旋共振放电。由于它是一种无极放电,能够在低气压下产生高密度、高电离度、大体积均匀的等离子体,所以在等离子体物理研究,表面处理和薄膜制备等应用中,成为一个十分引人注目的新领域。本文综述了ECR放电的基本物理过程和实验研究概况,介绍了ECR等离子体在表面处理、镀膜和离子源等方面应用的最新结果。     

电子回旋共振等离子体技术

微波电子回旋共振是一种先进的低温等离子体技术，它具有优良的综合指标，提高了微电子，光电子集成电路制造工艺等应用领域中的低温等离子体加工水平，文章介绍了电子回旋共振等离子体产生原理，特点及重要的实验研究结果。     

电子回旋共振微波等离子体技术及应用

 电子回旋共振微波等离子体技术(ECR-MP)在表面处理、等离子体刻蚀和薄膜制备，尤其是高品质的激光惯性约束聚变薄膜靶的制备中有着重要的应用。综述了ECR-MP的基本原理、反应装置、实验研究、理论研究和应用情况的发展现状，同时分析了其今后可能的发展趋势。     

电子回旋共振微波等离子体技术及应用

电子回旋共振微波等离子体技术(ECR-MP)在表面处理、等离子体刻蚀和薄膜制备,尤其是高品质的激光惯性约束聚变薄膜靶的制备中有着重要的应用。综述了ECR-MP的基本原理、反应装置、实验研究、理论研究和应用情况的发展现状,同时分析了其今后可能的发展趋势。     

电子回旋共振等离子体源的数值模拟

采用自洽微波功率吸收的二维混合模型,对电子回旋共振等离子体源中的各种物理参量(电离速率、等离子体密度、位势、电子温度)进行数值模拟.结果表明:等离子体参数随运行条件(中性气压和微波功率)变化呈现出区域特征、饱和现象和振荡行为等非线性现象 关键词：     

电子回旋共振离子源等离子体的密度测量

 诊断电子回旋共振离子源等离子体的传统方法是采用传统的单探针无发射时测量伏安曲线,并根据曲线的拐点由理论公式计算出的等离子体密度。本文设计并研制了等离子体密度的测量装置。采用单根朗缪尔探针（该探针可以用来发射电子）测量等离子体的伏安特性。在探针有发射和无发射两种状态下测量得到两条伏安曲线,根据这两条曲线的"分叉点"得到等离子体电位,然后根据该电位直接由计算机计算出电子温度、电子密度。采用该新方法,测量得到的等离子体参量空间电位约为17 V,悬浮电位约为-5 V,电子温度约为4.4 eV,离子密度为1.10×10¹¹cm^-3,与传统方法计算出的等离子体1.12×10¹¹cm^-3相比,两者相差仅1.8％,但新方法效率和精度更高。     

电子回旋加速器共振离子源(ECRIS)

前言近二十年来,常规的潘宁离子源(PIG)一直是产生多电荷态重离子的有力工具,并在重离子加速器中占重要的地位。然而,PIG 源作为重离子源存在严重的缺点:其一,阴极受重离子轰击被腐蚀,不仅寿命短(一般几小时到十几小时),而且产额不稳定........     

电子回旋共振等离子体密度均匀性的数值研究

基于漂移扩散近似,在轴对称假设下,对电子回旋共振等离子体源腔室内的等离子体建立了二维流体模型.采用有限差分法对所建立的模型进行了自洽数值模拟,得到了等离子体密度均匀性随时间演化的数值结果.通过对数值结果的分析,研究了背景气体压强、微波功率和磁场线圈电流对等离子体密度均匀性的影响.研究表明,在电离初期,电子密度的均匀性好于离子密度的均匀性.在电离后期,离子密度的均匀性好于电子密度的均匀性.随着背景气体压强的增大,电子密度和离子密度的均匀性都在增加,且离子密度的均匀性增加的更快.随着微波功率的增大,电子密度和 关键词： 等离子体密度均匀性 背景气体压强 微波功率 磁场线圈电流     

电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积

本文叙述了电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积（ＥＣＲＰＣＶＤ）的工作原理、特点及其应用．ＥＣＲＰＣＶ Ｄ由放电室、淀积室、微波系统、磁场线圈、气路与真空系统组成．处于放电室的等离子体在磁场中做回旋运动，使电子的回旋运动频率与微波频率相同；处于回旋共振条件下的电子有效地吸收微波功率而获得高的能量，从而产生高活性和高密度的等离子体．电离度大于１０％，电子密度为１０１３ｃｍ３．ＥＣＲＰＣＶＤ可在低的气体流量、衬底不加热的情况下高速淀积高质量薄膜．以该技术淀积的Ｓｉ，Ｎ４，ＳｉＯ２薄膜可分别与高温ＣＶＤ的Ｓｉ３Ｎ４高温热氧化的ＳｉＯ２相比拟．ＥＣＲＰＣＶＤ淀积ａ－Ｓｉ：Ｈ淀积速率为通常ＣＶＤ的２０倍，而性能与射频ＣＶＤ淀积的ａ－Ｓｉ：Ｈ相当．ＥＣＲＰＣＶＤ 已成功用于淀积多种薄膜。     

在电子回旋共振等离子体中的非线性现象

文章介绍了在电子回旋共振等离子体中的两类非线性现象：混沌和鞘．观察到准周期和锁频以及等离子体的基频振荡突变到四次谐波的现象，分析了锁频窗内的周期２分叉，测量了等离子体鞘，研究了二次电子发射对鞘的影响．     

电子回旋共振微波等离子体离子束刻蚀技术

电子回旋共振微波等离子体技术在薄膜制备技术、材料的表面处理、离子源和等离子体刻蚀等方面得到了广泛的应用，取得了长足的进展。这些特点在ICF实验制靶过程中有重要应用，如调制靶等，而且加工精度高，能满足ICF制靶的要求。基于在未来的ICF实验中对各种有机膜制备、各种调制靶的制备需求，开展了电子回旋共振微波等离子体技术在薄膜制备和等离子体刻蚀方面的预研工作。     

电子回旋共振微波等离子体及其在材料科学中的应用

 低气压、低温放电方面的一个重要的最新进展是电子回旋共振(ECR)放电。这种技术首先是在核聚变研究中发展起来的。最初,它被用于磁镜实验装置产生和加热等离子体,后来,又被发展成为托卡马克、串级磁镜等聚变装置实验中进行等离子体加热的主要手段之一,即电子回旋共振加热(ECRH)。目前,这一高技术已被移植到各种低温等离子体应用之中,显示了蓬勃的生命力。电子回旋共振微波等离子体是指:当输入的微波频率ω等于电子回旋共振频率ωce时,微波能量可以共振耦合给电子,获得能量的电子电离中性气体,产生放电。电子回旋频率为ωce=eB/m,e和m为电子电荷及其质量,B是磁场强度。     

微波电子回旋共振等离子体阴极电子束的实验研究

介绍了实验室研制的微波电子回旋共振(ECR)等离子体阴极电子束系统及初步研究结果，该系统包括微波ECR 等离子体源、电子束引出极、聚焦线圈等。通过测量水冷靶电流和靶上的束斑尺寸，实验研究了微波ECR 等离子体阴极电子束的流强、聚束性能等随电子束系统工作条件的变化。结果表明：微波输入功率越高、引出电压越高，引出电子束流强越大；工作气压对电子束流强的影响较复杂，随气压增加呈现出先降低后升高的特点；在7×10⁻⁴Pa 的极低气压下电子束流强可达75mA，引出电压9kV；能量利用率可达0.6；调整聚焦线圈的驱动电流，电子束的束斑直径从20mm 减小到13mm，电子束流强未有明显变化。     

电子回旋共振离子推力器放电室等离子体数值模拟

电子回旋共振离子推力器属于静电型推力器,具有寿命长、比冲高、结构简单、可靠性高等优点,适用于深空探测等长时间空间飞行任务.放电室是一个关键部件,其内部通过电子回旋共振产生等离子体.针对放电室内等离子体流场建立飘移-扩散近似模型,采用迎风格式有限差分法对该模型进行数值求解,得到了放电室内不同时刻的等离子体流场分布及其演化规律.数值模拟结果可以为推力器的设计和实验研究提供有用信息.     

应用于电推进的碘工质电子回旋共振等离子体源

电子回旋共振(electron cyclotron resonance, ECR)源具有无需内电极、低气压电离、等离子体密度较高和结构紧凑等优点,适用于小功率电推进.因此,研究小功率碘工质ECR等离子体源具有重要意义.本文首先设计了一套耐腐蚀且可以均衡稳定输出碘蒸汽的储供系统;然后完成了耐碘腐蚀ECR推力器设计,利用耐腐蚀的同轴谐振腔结构将微波馈送到推力器,并将通道磁场变为会切型磁场以产生更多ECR层;最终联合点火实验成功,成为国际上首个可以用于电推进的ECR电离碘工质等离子体源.分析实验和静磁场、微波电场分布发现,小功率、低流量下的不稳定等离子体羽流闪烁由寻常波电子等离子体共振加热和非寻常波ECR加热模式之间的转化引起.高流量下电离率下降是由电子损失、壁面损失和碘工质电负性导致.并依据此原理提出了改进方案.放电后等离子体源没有明显损伤,说明具备长寿命潜力.此项工作初步证实了小功率碘工质ECR电推进方案可行.     

Langmuir单探针诊断电子回旋共振等离子体参数分布特性

本文采用Langmuir单静电探针法,分析诊断了电子回旋共振等离子体的参数分布特性,并分析了微波功率、气压对轴向、径向等离子体空间分布的影响。在微波功率400W~650W范围内等离子体具有较高的密度及良好的径向均匀性。     

电子回旋共振氩等离子体中亚稳态粒子数密度及电子温度的测量

测量了电子回旋共振（ECR）氩等离子体中Ar的1s₅亚稳态粒子数密度，在气压 为02—0 8 Pa、功率为500—700W的范围内，利用吸收光谱法测量了Ar原子8115 nm谱线的吸收强 度，得到1s₅亚稳态粒子数密度为1×10¹⁵—4×10¹⁵ m ^-3.本文综合考 虑基态和1s₅亚稳态粒子的激发对Ar发射谱线强度的贡献后，用两条发射谱线强 度之比得 到电子温度.结果表明，计入了1s₅亚稳态激发的贡献后，所得到的电子温度与 只考虑基态的贡献得到的电子温度相比存在较大的差别. 关键词： 光谱法 亚稳态粒子数密度 电子温度 ECR等离子体源     

电子回旋共振微波等离子体刻蚀α:CH薄膜的工艺

为了刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小的α:CH薄膜微器件,研究了有铝和无铝掩膜、气体流量比、工作气压对刻蚀速率的影响,并对纯氧等离子体刻蚀稳定性进行了研究。研究结果表明：在相同条件下,刻蚀速率随刻蚀时间变化不大;a:CH薄膜上有铝和无铝掩膜时,刻蚀速率相同;流量一定时,刻蚀速率随氩气和氧气体积比的增大而降低,当用纯氩气时,几乎没刻蚀作用;刻蚀速率随工作气压的增大而降低。实验中,得到最佳刻蚀条件是：纯氧气,流量4 mL·s-1,工作气压9.9×10-2 Pa,微波源电流80 mA,偏压-90 V。     

电子回旋共振微波等离子体刻蚀α:CH薄膜的工艺

 为了刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小的α:CH薄膜微器件,研究了有铝和无铝掩膜、气体流量比、工作气压对刻蚀速率的影响,并对纯氧等离子体刻蚀稳定性进行了研究。研究结果表明：在相同条件下,刻蚀速率随刻蚀时间变化不大;a:CH薄膜上有铝和无铝掩膜时,刻蚀速率相同;流量一定时,刻蚀速率随氩气和氧气体积比的增大而降低,当用纯氩气时,几乎没刻蚀作用;刻蚀速率随工作气压的增大而降低。实验中,得到最佳刻蚀条件是：纯氧气,流量4 mL·s^-1,工作气压9.9×10^-2 Pa,微波源电流80 mA,偏压-90 V。