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微波ECR等离子体探针检测的研究与设计

作　者: 王倩
导　师: 刘华
学　校: 电子科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 微波ECR等离子体 Langmuir探针 探针诊断系统 电子温度 离子密度
分类号: TM931
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 83次
引　用: 3次
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内容摘要


近年来,微波电子回旋共振(ECR)等离子体源越来越受到人们的关注,因为它能在低气压下产生高密度、高电离度、大体积均匀的等离子体。微波ECR等离子体还具有无内极放电和放电离子低溅射率的优点,正是由于这些优点,使其在刻蚀技术、薄膜制备技术和离子源等方面得到了广泛应用。而应用效果的好坏直接与等离子体的重要参数电子温度、离子密度、能量分布等相关。因此,准确可靠的测量等离子体放电参数不仅对等离子体基础理论的研究,而且对应用等离子体工艺技术的改进都是十分重要的。目前,国内多数等离子体应用领域均缺少对等离子体参数进行测量的环节。在微波ECR等离子体诊断技术中,探针技术具有结构简单、操作简便和测量得到的参数较全面的优点。国内目前没有商用的朗缪尔探针(Langmuir),因此开发朗缪尔探针诊断系统具有创新意义和实用价值。本文引入了探针诊断技术,并将计算机及单片机集成技术应用于该探针诊断系统,提高了系统运行的自动化程度。本文完成的主要工作归纳为以下几点:1.结合了微波ECR等离子体的特点以及等离子体探针诊断技术,设计了一种新型的朗缪尔探针,很好的解决了真空密封和微波泄漏的问题。2.设计了频率可调的锯齿波扫描电压,达到了快速扫描的要求。3.设计了探针电流、电压检测电路,并很好的解决了PC和单片机的串口通信,实现了实时采样和特性曲线的实时显示。4.完成了基于VC++ 6.0的人机界面的设计,可视化效果好,功能齐全。5.将该诊断系统应用于微波ECR等离子体CVD系统上进行实验,获取等离子体参数,对实验结果进行分析,提出系统改进方案。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 微波ECR 等离子体概述  10-13
    1.1.1 微波ECR 等离子体特点  10-12
    1.1.2 微波ECR 等离子体技术的应用前景  12-13
  1.2 微波ECR 等离子体诊断方法研究  13-15
    1.2.1 微波ECR 等离子体诊断方法的分类  13-14
    1.2.2 微波ECR 等离子体诊断方法的选择  14-15
  1.3 论文研究目的、意义和内容  15-18
    1.3.1 论文研究目的和意义  15-17
    1.3.2 论文基本内容  17-18
第二章 静电探针的测量方法  18-29
  2.1 静电探针适用范围  18
  2.2 静电探针的工作原理  18-25
    2.2.1 静电单探针的工作原理  20-22
    2.2.2 静电双探针的工作原理  22-25
  2.3 静电探针方法中的几个问题  25-28
    2.3.1 探针表面温升  25-26
    2.3.2 磁场对探针的影响  26-27
    2.3.3 时间响应  27
    2.3.4 二次电子发射  27-28
    2.3.5 探针污染  28
  2.4 本章小结  28-29
第三章 静电探针测试系统的设计  29-37
  3.1 静电探针测试系统的搭建  29-30
  3.2 静电探针测试系统介绍  30-31
    3.2.1 系统结构介绍  30-31
    3.2.2 系统指标设计  31
  3.3 静电探针的设计  31-36
    3.3.1 设计要点  31-34
    3.3.2 探针结构的设计  34-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章 静电探针测试系统硬件电路设计  37-54
  4.1 扫描电源设计  37-44
    4.1.1.C 8051F020 单片机概述  38-39
    4.1.2.D /A 转换以及功率放大电路设计  39-44
  4.2 探针电流电压检测电路设计  44-46
  4.3 光电隔离器  46-47
  4.4 单片机采样电路和串行接口电路设计  47-49
    4.4.1 单片机A/D 采样设置  47-48
    4.4.2 串行接口电路设计  48-49
  4.5 供电电路设计  49-50
  4.6 单片机程序设计  50-54
    4.6.1 单片机D/A 转换程序设计  51-52
    4.6.2 单片机模数采集以及串口通信程序设计  52-54
第五章 静电探针测试系统软件设计  54-64
  5.1 开发工具的选择  54-55
  5.2 上位机软件的具体实现  55-64
    5.2.1 串口数据采集程序设计  56-58
    5.2.2 界面程序设计  58-62
    5.2.3 数据处理  62-64
第六章 微波ECR 等离子体诊断实验  64-71
  6.1 诊断实验说明  64-65
  6.2 实验结果分析  65-70
    6.2.1.1 -V 特性曲线分析  65-67
    6.2.2 气压对等离子体参数的影响  67-69
    6.2.3 微波功率对等离子体参数的影响  69-70
  6.3 本章小结  70-71
第七章 总结与展望  71-73
  7.1 总结  71-72
  7.2 展望  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-76
附录一 实物图  76-77
附录二 实物图  77-78
攻读硕士期间取得的成果  78-79

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气测量技术及仪器 > 微波测量及仪表
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