研究目的
为阐明感应耦合等离子体(ICP)与靶等离子体光学发射的时间演化过程,重点研究以铜靶为主的感应耦合离子源系统(ICIS)中光学发射的动态行为。
研究成果
该研究成功阐明了ICP与ICIS系统中靶等离子体光学发射的时间演化过程。研究发现氩离子主要产生于ICP中,并通过双极扩散向靶材迁移,在此过程中靶材物质被溅射。高能电子(如二次电子)对激发态氩和铜物种的产生具有重要作用。铜靶与碳靶光学发射特性的差异归因于溅射产额和电离率的区别,这些因素影响了气体稀薄化和能量传递过程。
研究不足
该研究聚焦于ICIS系统中光学发射特性的时间演化,主要采用铜靶材,并与碳靶材进行对比。其局限性包括实验的特定条件(如气压、功率密度),以及仅关注光学发射特性而未深入探讨其他等离子体性质或应用。
1:实验设计与方法选择:
铜靶在负偏压条件下,通过155 kHz感应耦合等离子体(ICP)产生的氩离子束流以突发脉冲模式轰击溅射,持续时间为800微秒。该系统称为ICIS(感应耦合脉冲溅射)。
2:样本选择与数据来源:
ICP区域的等离子体密度约为10^19 m^-3。靶电流密度和功率密度分别约为0.8 A/cm2和0.3 kW/cm2。
3:8 A/cm2和3 kW/cm2。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:ICP源由16 nF电容器和40匝螺线管电感器(电感约65 μH)组成。以氩气(压力:2 Pa,流量:32 sccm)作为背景气体。
4:实验步骤与操作流程:
电源提供持续800微秒的突发脉冲。每个突发脉冲包含120个正弦信号,重复频率为15 Hz。靶材通过限流电阻施加脉动直流负偏压400V的电源。
5:数据分析方法:
利用连接光谱仪的光电倍增管研究光学发射的时间演化。观察位置为玻璃腔室中心区域,采用准直透镜进行观测。
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