黄就欢 高飞 王友年

(大连理工大学物理学院, 三束材料改性教育部重点实验室, 大连 116024)

微束射频容性放电在纳米晶体颗粒等离子体增强气相合成有着潜在的应用前景.本论文利用ICCD、单反相机、高压探头和电流探头等对微束射频容性放电特性进行了实验诊断研究.结果发现: 在纯氩气微束射频放电中, 随着气压的增加, 放电从辉光放电模式向多通道丝状放电模式转换; 在99%氩/1%氢混合气体微束射频放电中, 丝状放电模式消失, 而是从低气压全空间分布的辉光放电模式, 到中等气压向轴心收缩的辉光放电模式, 最后到高气压的“环状”辉光放电模式; 而在纯氢气微束射频放电中, 随着气压的增加, 放电模式直接从全空间分布的辉光放电模式向“环状”辉光放电模式转换.最后通过射频电场中电子加热、趋肤效应和气体热传导的共同作用解释了产生不同放电模式的物理机制.

1 引 言

微束射频容性放电[1]是指在微束管(内径1 cm 左右的介质管)上套有两个环状电极, 在电极上施加射频电压, 其产生的射频电场击穿管内的工作气体, 并维持放电.由于微束射频容性放电能够产生含有许多化学活性基团的等离子体, 因此人们尝试用该放电进行纳米材料的合成.Mangolini 等[2]和Jurbergs 等[3]利用微束射频放电在中/低气压下(186—1860 Pa)实现了将SiH4解离, 并合成测定峰值波长为789 nm 的纳米硅晶体, 其量子产率为62% ± 11%.Kortshagen[4]和Gresback 等[5−7]通过微束等离子体在266 Pa 合成了平均直径在4—50 nm 的Ge 晶体颗粒, 并通过……