MPCVD中甲烷等离子体发射光谱研究

核聚变与等离子体物理 ›› 2012, Vol. 32 ›› Issue (3): 278-282.

MPCVD中甲烷等离子体发射光谱研究

郑晓毅，徐伟，吴智量，许百如

(广州大学物理与电子工程学院，广州 510006)

收稿日期:2011-11-16 修回日期:2012-02-12 出版日期:2012-09-15 发布日期:2012-09-14
作者简介:郑晓毅(1987-)，男，广东潮州人，硕士研究生，纳米磁性材料专业。

Research of the emission spectrum of methane plasma in MPCVD

ZHENG Xiao-yi, XU Wei, WU Zhi-liang, XU Bai-ru

(Institute of Physics and Electronic Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006 )

Received:2011-11-16 Revised:2012-02-12 Online:2012-09-15 Published:2012-09-14

摘要/Abstract

摘要：

在微波化学气相沉积装置上采用微波激发氢气甲烷体系等离子体，通过光学多道分析仪采集等离子的发射光谱。实验表明，甲烷在等离子体中的裂解产物主要以CH，CH^-，C₂基团的形式存在。这些基团的发射光谱强度主要受放电压强和放电功率的影响。随着微波功率的增加甲烷基团发射光谱强度呈增长的趋势；而随着放电压强的增加则是先增大，后减小。这些实验结果对于理解微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)中各种反应过程，调整薄膜制备工艺提供了参考。

关键词: MPCVD, 发射光谱, 甲烷等离子体, 光谱强度

Abstract:

The emission spectroscopy of the hydrogen and methane plasma which induced by microwave plasma in a chemical vapor deposition reactor was detected by multichannel spectrometer. It shows that the CH, CH^-, C₂ groups were main cracking production of methane in the plasma. The intensity of emission spectra of these groups was strongly impacted by the power and pressure during discharge process. With increasing microwave power the spectrum intensity was enhanced, with increasing discharge pressure, however, the spectrum intensity was first risen and then dropped. These experimental results provide a reference to comprehend various reactions in the microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD) and, therefore, to improve film preparation.

Key words: MPCVD, Emission spectrum, Methane plasma, Intensity of spectrum

中图分类号:

O539

郑晓毅，徐伟，吴智量，许百如. MPCVD中甲烷等离子体发射光谱研究[J]. 核聚变与等离子体物理, 2012, 32(3): 278-282.

ZHENG Xiao-yi, XU Wei, WU Zhi-liang, XU Bai-ru. Research of the emission spectrum of methane plasma in MPCVD[J]. NUCLEAR FUSION AND PLASMA PHYSICS, 2012, 32(3): 278-282.

参考文献

[1] Hutchinson I H. Principles of plasma diagnostics [M]. Cambridge: Cambridge University Press, 2002.

[2] Griem H. Principles of plasma spectroscopy [M]. Cambridge: Cambridge University Press, 1997.

[3] Dore P, Nucara A, Cannavo D, et al. Infrared properties of chemical vapor deposition polycrystalline diamond windows [J]. Applied Optics, 1998, 37(24): 5731.

[4] 邱德仁. 原子光谱分析 [M]. 上海: 复旦大学出版社, 2002.

[5] 张锐. 原子光谱分析 [M]. 合肥: 中国科学技术大学出版社, 1991.

[6] 郑国经. 原子发射光谱分析技术及应用 [M]. 北京: 化学工业出版社, 2010.

[7] 周健, 傅文斌, 袁润章. 微波等离子体化学气相沉积金刚石膜 [M]. 北京: 中国建材工业出版社, 2002.

[8] 许根慧. 等离子体技术与应用 [M]. 北京: 化学工业出版社, 2006.

[9] 罗利霞, 吴卫东, 孙卫国, 等. 低压甲烷等离子体发射光谱诊断 [J]. 真空科学与技术学报, 2007, 27(3): 203 -207.

[10] 罗利霞, 吴卫东, 朱永红, 等. CH₄/H₂和CH₄/He体系下等离子体发射光谱分析 [J]. 强激光与粒子束, 2008, 20(6): 899-902.

[11] G 赫兹堡. 简单自由基的光谱和结构 [M]. 北京: 科学出版社, 1989.

[12] 李金平, 代斌, 范婷. 甲烷电离特性的等离子体发射光谱法研究 [J]. 光谱学与光谱分析, 2009, 29(7): 1979-1982.

[13] G 赫兹堡. 分子光谱与分子结构 [M]. 北京: 科学出版社, 1983.

[14] 赵庆勋, 董丽芳, 傅广生, 等. 辉光等离子体辅助化学气相沉积低温合成金刚石薄膜的研究 [J]. 光学学报, 2002, 22(7): 798-802.

[15] 叶超. 低气压低温等离子体诊断原理与技术 [M]. 北京: 科学出版社, 2010. 26.