二光子励起レーザー蛍光法を用いたプロセスプラズマ中の水素原子挙動の解明

使用双光子激发激光荧光法阐明工艺等离子体中氢原子的行为

基本信息

批准号：
07780419
负责人：
梶原寿了
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07780419/
关键词：
シランプラズマ水素原子レーザー蛍光法二光子励起密度計測

项目摘要

アモルファス太陽電池薄膜の生成法として代表的なシランガスを用いたプラズマCVD(chemical vapour deposition)法について,そこでの水素原子計測法を確立しそれを化学反応過程解明へ適用するために,二光子励起レーザー蛍光法による同プラズマ中の水素原子密度計測について研究を行い,以下の結果を得た。(1)波長205nm光で水素原子を二光子的に励起し,波長656nm光の蛍光を観測するレーザー蛍光法を,直径100mm,電極間隔40mmの平行平板電極間に容量結合型RF放電により生成したシランプラズマ(RFパワー密度0.6-2.5mW/mm^2,ガス圧力15-60mTorr)中の水素原子密度計測へ適用した。水素原子からの蛍光信号を得たが,これは,同プラズマ中で生成した長寿命反応生成物がレーザー光によって解離され,その結果発生した水素原子からのものであることが明らかとなった。(2)反応生成物としてプラズマ中に存在すると考えられる分子のレーザーによる解離の影響を調べた。その結果,同プラズマ中に数mTorr存在すると考えられるジシラン(Si_2H_6)がレーザー光により解離されて水素原子を発生しているとの結果を得た。(3)レーザーによる解離の影響はレーザー波長が長いほど小さいので,波長243nm光による二光子励起と波長656nm光による直接励起を組み合わせたレーザー蛍光システムを構築し,同法によるジシランガスの解離について調べた。その結果,レーザー解離による水素原子の生成は205nm光を用いた場合と比べて10,000分の1に小さくなった。また,水素原子密度の検知下限は,その条件下で10^<-16>m^<-3>のオーダーであり,同法はプロセスプラズマ計測へ適用可能であるとの結果を得た。

针对使用硅烷气体的等离子体CVD（化学气相沉积）方法，这是生产非晶太阳能电池薄膜的典型方法，为了建立氢原子测量方法并将其应用于阐明化学反应过程，双光子我们使用激发激光进行了荧光法测量同一等离子体中氢原子密度的研究，并得到了以下结果。 (1) 激光荧光法，通过平行板电极之间的电容耦合射频放电产生氢原子，用波长 205 nm 的光进行双光子激发，并观察到用波长 656 nm 的光发出的荧光。直径为100 mm，电极间距为40 mm，应用于硅烷等离子体中氢原子密度测量（射频功率密度0.6-2.5mW/mm^2，气压15-60mTorr）。获得了来自氢原子的荧光信号，并且很明显，这是来自同一等离子体中产生的长寿命反应产物被激光解离而产生的氢原子。 (2) 我们研究了激光诱导分子解离的影响，这些分子被认为是作为反应产物存在于等离子体中。结果表明，被认为存在于几毫托等离子体中的乙硅烷(Si_2H_6)被激光束解离并产生氢原子。 (3)由于激光波长越长，激光离解的影响越小，因此构建了243 nm波长光双光子激发和656 nm波长光直接激发相结合的激光荧光系统，并研究了乙硅烷的离解情况。气用此法。结果，激光解离产生的氢原子比使用 205 nm 光产生的氢原子小 10,000 倍。此外，在这些条件下，氢原子密度的检测下限约为10 ^ -16 m ^ -3 ，表明该方法适用于过程等离子体测量。