ハイブリッド放電を用いた反応性プラズマの電子エネルギー・電界の新制御技術の開発

混合放电反应等离子体电子能及电场控制新技术开发

基本信息

批准号：
63632520
负责人：
藤田寛治
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Saga University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

反応性プラズマの制御を目指してプラズマの電子エネルギー・電界を制御できる新しい技術を開発した。これは、従来のプラズマ物理の実験に用いられていたダブルプラズマ装置の概念を発展させたもので、これまでのフィラメントを用いた直流放電に代わってマイクロ波プラズマ(2. 45GHz)と高周波プラズマ(13. 56MHz)を独立に生成し(ハイブリッドプラズマ)、二つのプラズマ間に直流電位を印加する。電子エネルギー・電界の制御に関する実験は反応性プラズマのプローブ計測法が確立されていない現状を考慮して、アルゴンガスを用いて行った。その結果次のことが明らかになった。(1)反応室の電子エネルギーについては(a)印加磁界を増加すると上昇したが、磁界の強さが電子サイクロトロン共鳴条件(875G)を越えるとほぼ一定になった。(b)高周波電力よりマイクロ波電力を増加する方が効果的であった。(2)電界は印加磁界の強さと配位により可能となった。(3)ハイブリッドプラズマのイオンビームも制御可能となった。すなわち、イオンビームの密度はマイクロ波電力により、ビームエネルギーは二つのプラズマ間に印加した直流電位により、それぞれ制御することが出来る。尚、供給電力の増加に基づくプローブ計測への信頼性も問題となることが分かり、サンプリング技術などで解決する予定である。更に、本装置を用いてテトラメチルスズの蒸気に酸素をキャリアガスとして低気圧反応性プラズマを生成し、イオンビームを照射して酸化スズ薄膜を作製した。その結果、ガスセンサとして十分満足できる機能を持ち、次のような特徴ある薄膜が得られた。(1)硫化水素、二酸化窒素に対して感度が高く、低濃度域での検知が可能である。(2)素子温度を変えることにより特定のガスに感度が高く選択的検知が可能である。(3)基板と膜との密着性が高い。

针对反应等离子体的控制，我们开发了一种可以控制等离子体电子能量和电场的新技术。这是传统等离子体物理实验中使用的双等离子体装置概念的演变，它不是传统的基于灯丝的直流放电，而是使用微波等离子体（2.45GHz）和高频等离子体（13. 56MHz）独立产生（混合等离子体），并在两个等离子体之间施加直流电势。考虑到反应等离子体的探针测量方法尚未建立，使用氩气进行了与电子能量和电场控制相关的实验。结果，揭示了以下内容。 (1)反应室(a)中的电子能量随着施加磁场的增加而增加，但当磁场强度超过电子回旋共振条件(875G)时几乎恒定。 (b) 增加微波功率比高频功率更有效。 (2) 电场是通过施加磁场的强度和协调而产生的。 (3)还可以控制混合等离子体离子束。也就是说，离子束的密度可以通过微波功率来控制，并且束能量可以通过施加在两个等离子体之间的DC电势来控制。人们还发现，由于电源的增加，探头测量的可靠性是一个问题，这将通过采样技术来解决。另外，使用该装置，以四甲基锡蒸气作为载气，产生低压反应性等离子体，照射离子束，制作氧化锡薄膜。结果，获得了作为气体传感器具有足够令人满意的功能并且具有以下特性的薄膜。 (1) 对硫化氢和二氧化氮的灵敏度高，可在低浓度范围内检测。 (2) 通过改变元件温度，可以实现对特定气体的高灵敏度和选择性检测。 (3)基材与薄膜之间的附着力高。