本文關(guān)鍵詞：射頻空心陰極放電及其在微晶硅薄膜制備中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京理工大學》 2015年

射頻空心陰極放電及其在微晶硅薄膜制備中的應(yīng)用

姜鑫先  

【摘要】：射頻空心陰極放電可以產(chǎn)生高密度等離子體，因而被認為是有望實現(xiàn)快速沉積微晶硅薄膜的有效方法之一。本文對射頻空心陰極放電的放電特性和放電維持機制進行了實驗和模擬研究，并利用射頻空心陰極放電對快速沉積微晶硅薄膜進行了探索。研究內(nèi)容主要分四個部分。 首先，利用單孔空心陰極裝置實驗研究了Ar氣環(huán)境下射頻空心陰極放電特性，測量了不同實驗條件下的電壓-功率曲線、放電圖像、發(fā)射光譜以及電子密度和溫度等。結(jié)果表明，在一定的條件下可以形成穩(wěn)定的射頻空心陰極放電；電子密度隨放電電壓、頻率和孔深增大而增大，在合適的氣壓和孔徑條件下可以實現(xiàn)放電區(qū)電子密度的最大化。隨著功率的增大，放電可以從模式向γ模式轉(zhuǎn)變，并伴隨放電圖像、發(fā)射譜線分布以及等離子體密度的躍變；此外電極孔徑、氣壓和電源頻率對放電模式的轉(zhuǎn)換也有重要的影響。 其次，利用二維流體模型模擬研究了射頻空心陰極放電特性。通過模擬得到了電子和離子密度、電離速率、空間電勢、電場和電子功率耗散的時間和空間分布特性。結(jié)果顯示，放電發(fā)展經(jīng)歷四個階段，達到穩(wěn)定放電狀態(tài)時可以產(chǎn)生明顯的空心陰極效應(yīng)；周期變化的空間電場使鞘層區(qū)的電子密度以及電離速率的空間分布發(fā)生周期變化；在射頻條件下，電子可以通過鞘層的振蕩獲得能量，因而可以在陰極表面沒有二次電子發(fā)射的情況下維持空心陰極效應(yīng)。 然后，模擬研究了工作條件對射頻空心陰極放電的影響。分別在不同電壓、氣壓、孔徑、孔深和電源頻率條件下，模擬得到了電子和離子密度、電離速率、空間電勢和電場的空間分布特性，研究了放電條件對射頻空心陰極放電影響的物理機制。結(jié)果顯示，電壓增加，鞘層電場增強，，增加了電離速率和電子密度；在射頻條件下，空心陰極效應(yīng)存在實現(xiàn)電子密度最大化的最優(yōu)化氣壓和孔徑條件；孔深增加導致陰極孔內(nèi)發(fā)生空心陰極效應(yīng)區(qū)域擴大，電子密度增加，當孔深較大時，電子密度隨孔深變化將趨于飽和；電源頻率增加可以使電子在單位時間內(nèi)獲得更多能量，電離碰撞幾率增加，電子密度提高。 最后，利用射頻空心陰極放電等離子體進行了微晶硅薄膜沉積。研究了電源功率、頻率、氣體比例、氣壓以及電極結(jié)構(gòu)對微晶硅薄膜沉積速率與性能的影響，并對不同結(jié)晶率薄膜的微結(jié)構(gòu)和表面形貌進行了表征。結(jié)果表明，40%～50%結(jié)晶率的薄膜致密性較好，過高的結(jié)晶率會使薄膜的缺陷增多。在優(yōu)化的沉積條件下，利用多孔陣列的空心陰極放電可以實現(xiàn)沉積速率達到2.5nm/s，結(jié)晶率為50%的微晶硅薄膜。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O484.1;O462
【目錄】：

下載全文 更多同類文獻

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購買知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 左則文;管文田;辛煜;閭錦;王軍轉(zhuǎn);濮林;施毅;鄭有炓;;Growth and microstructure properties of microcrystalline silicon films deposited using jet-ICPCVD[J];半導體學報;2011年03期

2 林烈,王柏一,吳承康;Characteristics of Plasma Spraying Torch with a Hollow Cathode[J];Plasma Science & Technology;2001年02期

3 趙國明;孫倩;趙書霞;高書俠;張連珠;;The Effect of Gas Flow Rate on Radio-Frequency Hollow Cathode Discharge Characteristics[J];Plasma Science and Technology;2014年07期

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳珂;梁亞紅;竹濤;;粒狀電介質(zhì)形態(tài)對介質(zhì)阻擋放電特性的影響[J];環(huán)境科學與管理;2008年08期

2 張春明;房寬峻;沈安京;張永燁;;少量氬氣對等離子體處理滌綸噴墨印花的影響[J];北京服裝學院學報(自然科學版);2008年04期

3 朱益民;孔祥鵬;張曼霞;孫培廷;;多針對板電暈放電中針尖半徑對伏—安特性影響[J];北京理工大學學報;2005年S1期

4 胡又平;李格升;繆勁松;嚴立;范世東;高孝洪;;錐齒形電極介質(zhì)阻擋放電特性的研究[J];北京理工大學學報;2008年11期

5 孫瀟;張月婷;張花利;董曉娜;石磊;王世清;;等離子體在食品殺菌中的研究現(xiàn)狀與展望[J];保鮮與加工;2010年06期

6 吳莉莉;惠國華;潘敏;陳裕泉;張孝彬;;基于隨機共振的納米碳管氣體傳感器的研究[J];傳感技術(shù)學報;2006年05期

7 高磊;唐飛;王曉浩;熊繼軍;;氣流量對介質(zhì)阻擋放電離子源電離效率的影響[J];傳感器與微系統(tǒng);2007年12期

8 趙貴;孔德義;Juergen Brugger;陳池來;程玉鵬;李莊;;基于AFM探針的電暈放電研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2011年11期

9 ;PENNING IONIZATION QUANTUMEFFICIENCY OF CO+:THE RATIOGENERATED BY ITS PARENT CO TO CO_2[J];巢湖學院學報;2008年03期

10 朱愛國;許雪艷;朱仁義;程民治;;介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子體簡介[J];巢湖學院學報;2008年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳珂;梁亞紅;;板狀電介質(zhì)對阻擋放電的影響分析[A];第十三屆中國電除塵學術(shù)會議論文集[C];2009年

2 尚紹環(huán);;統(tǒng)計過程控制在充氣開關(guān)管生產(chǎn)中的應(yīng)用[A];中國工程物理研究院第七屆電子技術(shù)青年學術(shù)交流會論文集[C];2005年

3 杜鵬;許明明;;不同填充物的紫外燈與環(huán)境溫度的實驗對比與分析[A];中國長三角照明科技論壇論文集[C];2004年

4 馮祥芬;朱紹龍;侯惠奇;;平面型氙準分子燈特性及其在降解水相棗紅中的應(yīng)用[A];中國長三角照明科技論壇論文集[C];2004年

5 趙海洋;劉克富;;脈沖放電等離子體污水處理可行性實驗研究[A];上海市照明學會成立30周年慶典暨四直轄市照明科技論壇、長三角照明科技論壇、上海市照明學會2008年年會論文集[C];2008年

6 朱益民;孔祥鵬;張曼霞;孫培廷;;多針對板電暈放電中針尖半徑對伏-安特性影響[A];中國物理學會靜電專業(yè)委員會第十二屆學術(shù)年會論文集[C];2005年

7 高得力;楊學昌;周飛;莊池杰;陳波;;多針對板電暈放電特性的實驗研究[A];2006全國電工測試技術(shù)學術(shù)交流會論文集[C];2006年

8 陳波;楊學昌;趙拓;;介質(zhì)阻擋放電氣隙電壓特性的實驗驗證[A];08全國電工測試技術(shù)學術(shù)交流會論文集[C];2008年

9 葛洪;張曉丹;趙穎;;VHF-PECVD大面積Showerhead平板電極間電場和流場的數(shù)值模擬[A];第十屆中國太陽能光伏會議論文集：迎接光伏發(fā)電新時代[C];2008年

10 李貴君;侯國付;張曉丹;魏長春;孫建;韓曉艷;戴志華;陳飛;趙穎;耿新華;;VHF-PECVD高速沉積非晶硅電池的研究[A];第十屆中國太陽能光伏會議論文集：迎接光伏發(fā)電新時代[C];2008年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王興權(quán);介質(zhì)阻擋放電降解甲基紫廢水及尾氣中NO_x的光譜分析及機理研究[D];長春理工大學;2010年

2 黃麗萍;電暈放電與光催化協(xié)同凈化室內(nèi)空氣研究[D];大連海事大學;2010年

3 張春明;常壓等離子體處理滌綸織物的顏料噴墨印花性能研究[D];江南大學;2010年

4 依成武;新型橫向極板電除塵器研究[D];江蘇大學;2010年

5 左則文;微晶硅薄膜高速沉積、界面控制及太陽電池應(yīng)用[D];南京大學;2010年

6 陳琳;低溫等離子體催化氧化甲烷合成甲醇的應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];浙江大學;2010年

7 徐飛;脈沖放電電凝并結(jié)合堿液吸收煙氣多種污染物協(xié)同脫除研究[D];浙江大學;2009年

8 楊平;常壓等離子體聚合共軛聚合物熒光納米顆粒的研究[D];東華大學;2010年

9 殷毅;折疊型雙脈沖—長脈沖調(diào)制器及其激光觸發(fā)技術(shù)研究[D];國防科學技術(shù)大學;2010年

10 王春瑩;聚酯低溫等離子體表面改性及噴墨印花應(yīng)用性能研究[D];江南大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王茜;空氣電離生成氣對黃瓜儲藏品質(zhì)影響的研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學;2010年

2 秦風;輝光放電觸發(fā)贗火花開關(guān)特性研究[D];中國工程物理研究院;2010年

3 郭艷花;DBD等離子體導電特性研究[D];鄭州大學;2010年

4 王天威;液體電極沿面放電等離子體滅活大腸桿菌的研究[D];大連理工大學;2010年

5 武啟;常壓射頻容性放電氬等離子體中活性氣體對放電特性的影響[D];大連理工大學;2010年

6 王友旭;介質(zhì)阻擋放電用高頻高壓電源的研制[D];大連理工大學;2010年

7 那剛;線筒式脈沖電暈放電對混合VOCs降解的研究[D];大連理工大學;2010年

8 余秋梅;介質(zhì)阻擋放電降解染料廢水的實驗研究[D];南昌大學;2010年

9 程靜怡;三價鈷氨絡(luò)合物催化還原中活性炭改性的研究[D];華東理工大學;2011年

10 魏波;脈沖電暈放電過程中OH自由基的光學測量[D];浙江大學;2010年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張曉丹,趙穎,朱鋒,魏長春,高艷濤,孫健,侯國付,薛俊明,耿新華,熊紹珍;VHF-PECVD制備微晶硅材料及電池[J];半導體學報;2005年05期

2 張曉丹;張發(fā)榮;趙穎;陳飛;孫建;魏長春;耿新華;熊紹珍;;1nm/s高速率微晶硅薄膜的制備及其在太陽能電池中的應(yīng)用[J];半導體學報;2007年02期

3 曾濤;胡躍輝;陳光華;;用生長/氫等離子體交替處理堆積層表面技術(shù)制備微晶硅薄膜[J];半導體學報;2007年08期

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 殷立峰,林福成,張桂燕,景春陽,姜世杰,王之江;鈾空心陰極放電燈的光譜特性研究[J];光學學報;1989年12期

2 李英駿,張道中,吳成,趙玉英,騰愛平,王天眷;脈沖供電的空心陰極放電中電子的能量和密度[J];中國激光;1990年11期

3 周俐娜,王新兵,賴建軍,姚細林;微空心陰極放電及其應(yīng)用[J];激光與光電子學進展;2003年05期

4 周俐娜,王新兵;微空心陰極放電的流體模型模擬[J];物理學報;2004年10期

5 ;光電子技術(shù)與器件 其他[J];中國光學與應(yīng)用光學文摘;2005年04期

6 何壽杰;歐陽吉庭;何鋒;劉志強;;低氣壓氬氣空心陰極放電自脈沖特性[J];高電壓技術(shù);2012年07期

7 何壽杰;哈靜;劉志強;歐陽吉庭;何鋒;;流體—亞穩(wěn)態(tài)原子傳輸混合模型模擬空心陰極放電特性[J];物理學報;2013年11期

8 胡企銓,殷立峰,張延平,張桂燕,景春陽,崔俊文,舒海珍,林福成;用空心陰極放電管研究金屬原子的光離化過程(Ⅰ)——鈾原子的共振三步光電離實驗[J];光學學報;1986年05期

9 景春陽,張桂燕,施龔明,林福成;銪空心陰極放電中的光電流譜[J];光學學報;1986年05期

10 哈靜;谷延霞;劉立芳;;微空心陰極放電時空特性[J];強激光與粒子束;2014年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 張躍飛;;陣列針狀空心陰極放電鈦合金表面合金化研究[A];第十三屆全國等離子體科學技術(shù)會議論文集[C];2007年

2 何鋒;姜鑫先;何壽杰;歐陽吉庭;;空心陰極放電的蒙特卡羅模擬研究[A];第十六屆全國等離子體科學技術(shù)會議暨第一屆全國等離子體醫(yī)學研討會會議摘要集[C];2013年

3 夏廣慶;毛根旺;陳茂林;Nader Sadeghi;;微空心陰極放電數(shù)值模擬和發(fā)射光譜實驗研究[A];第十四屆全國等離子體科學技術(shù)會議暨第五屆中國電推進技術(shù)學術(shù)研討會會議摘要集[C];2009年

4 何壽杰;樊瀟瀟;何鋒;歐陽吉庭;;空心陰極放電中的發(fā)光條紋[A];中國物理學會第十五屆靜電學術(shù)年會論文集[C];2009年

5 何鋒;何壽杰;趙曉菲;歐陽吉庭;;微空心陰極放電模式模擬研究[A];第十五屆全國等離子體科學技術(shù)會議會議摘要集[C];2011年

6 閆國軍;陳梅;于達仁;;空心陰極的數(shù)值模擬[A];第十三屆全國等離子體科學技術(shù)會議論文集[C];2007年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 姜鑫先;射頻空心陰極放電及其在微晶硅薄膜制備中的應(yīng)用[D];北京理工大學;2015年

2 沈宏;氮氣放電在氮摻雜及氮化物合成中的應(yīng)用[D];復旦大學;2006年

3 李楊;基于空心陰極放電的材料表面等離子體改性技術(shù)研究[D];大連海事大學;2012年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 鄒彬;空心陰極放電特性的研究[D];東華大學;2008年

2 李世超;脈沖空心陰極放電在金屬管內(nèi)表面沉積類金剛石薄膜[D];北京理工大學;2015年

3 高亞萍;N_2-Ar管子型空心陰極放電表面氮化空間等離子特性模擬研究[D];河北師范大學;2011年

4 張素;N_2微空心陰極放電及其陰極濺射等離子體過程[D];河北師范大學;2011年

5 閆永輝;納米晶氮化碳薄膜制備的研究[D];東華大學;2005年

6 劉福軍;微空心陰極制作及放電理論模擬[D];華中科技大學;2008年

7 滕亞青;陣列微空心陰極放電觸發(fā)的納秒脈沖開關(guān)[D];復旦大學;2012年

  本文關(guān)鍵詞：射頻空心陰極放電及其在微晶硅薄膜制備中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：195665