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射频感应耦合等离子体调谐基片自偏压特性的实验研究

作　者: 霍伟刚
导　师: 丁振峰
学　校: 大连理工大学
专　业: 等离子体物理
关键词: 感性耦合等离子体调谐基片自偏压射频Langmuir探针容性探针
分类号: O53
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 131次
引　用: 4次
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内容摘要

本实验小组首先对实验装置进行了改进,通过对射频功率源原有板压电路添加自制滤波电路,降低了射频感应耦合放电的纹波系数。研究了匹配网络对等离子体容性耦合的影响,比较了不同放电天线放电对实验测量的影响,找到较好的测量方法和测量环境。针对原有容性探针存在的问题,增宽了新研制的容性探针的频响范围,改进后的容性探针能同时测量直流电位和射频电位。研究并制作了内置补偿式射频Langmuir探针,并通过外加调谐电路降低等离子体中射频电压对探针测量的干扰,在测量过程中通过软件控制探针尖加热解决了真空室壁杂质对探针尖的污染,提高了探针测量的重复性和可靠性。在已有的调谐基片自偏压研究的基础上,进一步研究了基片分支串联电阻对基片自偏压的影响,发现了在电阻值区的自振荡现象;研究了基片台空间轴向位置对基片自偏压-调谐电容曲线的影响;研究了铜带放电天线下基片自偏压的跳变回滞、双稳回滞、自振荡等特性,并与多匝铜管放电天线下的结果进行了比较。在不同的放电参数下,采用自制射频Langmuir探针测量了射频感应耦合等离子体电子温度、电子密度的二维空间布;利用容性探针测量了不同放电功率、气压下等离子体空间电势,并同时测量了不同放电功率和气压下放电天线上的电压沿线分布。上述测量工作为以后的相关理论研究提供必要的实验数据。根据正反馈原理,结合外部调谐网络的阻抗特性、基片鞘层电容的非线性特性、射频感性耦合放电特点,对基片自偏压的跳变、双稳回滞、自振荡现象给出了物理模型解释。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-12
1 射频耦合等离子体及调谐基片自偏压特性  12-20
  1．1 射频等离子体  12-13
    1．1．1 射频等离子体自偏压  12-13
  1．2 射频感应耦合等离子体中调谐基片自偏压特性研究  13-20
    1．2．1 调谐基片自偏压的跳变、双稳、回滞  14-17
    1．2．2 基片自偏压的自振荡  17-20
2 实验装置及诊断系统  20-31
  2．1 实验装置  20-21
  2．2 实验装置改进和诊断系统建立  21-31
    2．2．1 对射频功率源的改进  21-22
    2．2．2 匹配网络对射频感性耦合等离子体容性耦合的影响  22-24
    2．2．3 射频Langmuir探针  24-29
    2．2．4 容性探针  29-31
3 实验结果  31-55
  3．1 串联阻抗对跳变的影响  31-34
  3．2 基片台轴向位置对基片调谐基片自偏压跳变双稳的影响  34-37
  3．3 不同的放电天线对跳变、回滞、振荡的影响  37-41
  3．4 高功率、高气压下基片调谐基片自偏压的跳变特性  41-45
  3．5 等离子体参量的空间分布  45-51
  3．6 线圈上的射频电压分布及电压值随功率气压的变化  51-55
4 实验结果分析  55-62
  4．1 实验结果模型  55-57
  4．2 实验结果分析  57-62
5 结论  62-64
  5．1 论文总结  62-63
  5．2 对今后工作的建议  63-64
参考文献  64-65
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  65-66
致谢  66-67

射频感应耦合等离子体调谐基片自偏压特性的实验研究

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