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應(yīng)用案例|等離子體輔助化學(xué)氣相沉積技術(shù)的過(guò)程監(jiān)控

PECVD（等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積或等離子體輔助化學(xué)氣相沉積），是一種利用等離子體在較低溫度下進(jìn)行沉積的一種薄膜生長(zhǎng)技術(shù)。反應(yīng)氣體在等離子體作用下被電離，產(chǎn)生離子、電子和激發(fā)態(tài)分子等活性粒子。這些活性粒子在電場(chǎng)的作用下遷移到基底表面，與基底表面的原子或分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成薄膜材料。

由于制備薄膜是通過(guò)反應(yīng)氣體放電來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此分析等離子體向外輻射的光譜可用于反推等離子體中存在的成分，并通過(guò)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵氣體和元素的成分變化，反演沉積過(guò)程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)過(guò)程的監(jiān)控和控制。

一、實(shí)驗(yàn)搭建

(1)樣品室：等離子體腔室，可將待測(cè)氣體引入等離子體腔室，通過(guò)向腔室內(nèi)引入各種氣體或顆粒來(lái)改變等離子體溫度、顆粒密度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)等離子體的監(jiān)控。

(2)余弦校正器：等離子體腔室獲取的數(shù)據(jù)中，由于強(qiáng)度的差異以及測(cè)量面不均勻的情況，可選擇余弦校正器或準(zhǔn)直器來(lái)避免。

(3)抗紫外光纖：具備抗老化、耐高溫等性能，以避免光纖在等離子體環(huán)境中受損。

(4)檢測(cè)設(shè)備：紫外可見高性能光纖光譜儀，對(duì)于等離子體中的特定元素或分子，能夠覆蓋其發(fā)射或吸收光譜的波長(zhǎng)范圍。

光纖光譜儀測(cè)氣室中等離子體的系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

等離子體腔室為不銹鋼材料，有一個(gè)透明的玻璃視窗，調(diào)節(jié)流量計(jì)注入工作氣體氬氣，高壓直流電源接到腔室電極板上，產(chǎn)生輝光等離子體。

將不同輔氣氣體導(dǎo)入氬等離子體反應(yīng)室后，改變等離子體的性質(zhì)，觀察氬等離子體反應(yīng)室加入輔氣前后發(fā)射譜線的變化，加入輔氣前氬等離子體的發(fā)射譜圖如下圖所示。通過(guò)觀察光譜的變化情況，判斷腔內(nèi)加入的輔氣是否適量，從而獲得理想的等離子體特性。

氬等離子體的(a)全譜10~4500nm (b)紫外光譜10~400nm

二、PECVD的應(yīng)用

芯片制造行業(yè)。PECVD技術(shù)被廣泛應(yīng)用在多個(gè)階段，主要用于薄膜材料的沉積。主要有介電層沉積，低k介質(zhì)材料淀積，硅基光電子器件的生產(chǎn)等。

太陽(yáng)能電池和光伏領(lǐng)域。PECVD的多功能性使其能夠均勻地應(yīng)用于太陽(yáng)能電池板或光學(xué)玻璃等相對(duì)較寬的表面區(qū)域，在這些區(qū)域，光學(xué)膜層的折射質(zhì)量可以通過(guò)改變等離子體來(lái)非常精細(xì)地調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)程度的過(guò)程控制。

光學(xué)薄膜制備。PECVD技術(shù)可制備多種光學(xué)薄膜，如增透膜、反射膜等，用于光學(xué)儀器、眼鏡鏡片、光度計(jì)等產(chǎn)品的制造。

生物醫(yī)學(xué)材料。PECVD技術(shù)可用于制備生物相容性薄膜、生物活性薄膜和藥物控釋薄膜等，這些薄膜在生物醫(yī)學(xué)器械、組織工程和藥物輸送等方面具有廣泛應(yīng)用。例如，人工關(guān)節(jié)、血管支架、細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)等都可能采用PECVD技術(shù)制備的薄膜材料。

三、產(chǎn)品推薦

鑒知技術(shù) SR100Q 是一款專門針對(duì)弱信號(hào)檢測(cè)的科研級(jí)性能的光纖光譜儀，內(nèi)部采用科研級(jí)制冷型面陣CCD芯片，量子效率高達(dá)92%，紫外波段仍有很高的響應(yīng)，可有效提升弱信號(hào)的靈敏度和信噪比，并配合先進(jìn)的高分辨率光路設(shè)計(jì)，性能穩(wěn)定可靠，是弱信號(hào)探測(cè)的理想選擇。

四、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

1.       高靈敏度：能夠檢測(cè)到極低濃度的元素。

2.       高分辨率：能夠區(qū)分相近波長(zhǎng)的光譜線。

3.       多元素同時(shí)分析：能夠同時(shí)測(cè)定多種元素。

4.       實(shí)時(shí)監(jiān)控：能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)等離子體的變化。