等离子体(plasma)
1.定义
等离子
体(plasma)又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子
vobu及原子团被电离
后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。它广泛存在于宇宙
中，常被视为是除去固、液、气外，物质
存在的第四态。 等离子体是由克鲁克斯在1879年发现的，1928年美国科学家欧文·朗缪尔和汤克斯（Tonks）
首次将“等离子体”（plasma）一词引入物理学，用来描述气体放电管里的物质形态。
等离子体可分为两种：高温和低温等离子体。等离子体温度分别用电子温度和离子温度表示，两者相等称为高温等离子体；不相等则称低温等离子体。低温等离子体广泛运用于多种生产领域。例如：等离子电视，婴儿尿布表面防水涂层，增加啤酒瓶阻隔性。更重要的是在电脑芯片中的时刻运用，让网络时代成为现实。
等离子体发生器
高温等离子体只有在温度足够高时发生的。恒星不断地发出这种等离子体，组成了宇宙的99%。低温等离子体是在常温下发生的等离子体（虽然电子的温度很高）。低温等离子体可以被用于氧化、变性等表面处理或者在有机物和无机物上进行沉淀涂层处理。
2.获取
等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。
3.原理
等离子体是不同于固体、液体和气体的物质第四态。物质由分子构成，分子由原子构成，原子由带正电的原子核和围绕它的、带负电的电子构成。当被加热到足够高的温度或其他原因，外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子，就像下课后的学生跑到操场上随意玩耍一样。电子离开原子核，这个过程就叫做“电离”。这时，物质就变成了由带正电的原子核和带负电的电子组成的、一团均匀的“浆糊”，因此人们戏称它为离子浆，这些离子浆中正负电荷总量相等，因此它是近似电中性的，所以就叫等离子体。
3.意义
等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间、空间物理、地球物理等科学的进一步发展提供了新的技术和工艺。
等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间、空间物理、地球物理等科学的进一步发展提供了新的技术和工艺。
等离子体造就的宇宙和自然奇观:
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星云 太阳表面
极光 闪电
利用等离子体的化学活性：等离子体化学活性很高，能够在温和的条件下使很多活化能较高的反应顺利进行。最重要的反应是含卤素的等离子体对于硅的刻蚀，这是制备各种微电子器件的关键步骤。等离子体还广泛应用于各种薄膜的沉积，包括硅、金刚石、各种氮化物、碳化物以及金属。在污染物降解、杀菌、合成气重整、聚合反应等领域等离子体化学都有独特的优势。 由等离子体增强化学气相沉积制备的用于太阳能电池的非晶硅薄膜
由于等离子体在低温下具有高活性的特点 ,等离子体增强化学气相沉积 ( PECV D)技术可显著降低薄膜沉积的温度范围。
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直流辉光放电等离子体增强化学气相沉积( dc-PECV D)：这种技术 (如图 1所示 )是在两个电极之间加上一定的直流电压 ,通过电极间的辉光放电 ,产生等离子体。
图 1 dc-FECVD装置示意图
电感耦合 (即 ICP) rf-PECV D装置 (如图 3所示 )是将高频线圈放置于反应容器之外 ,利用它产生的交变磁场在反应室内感应交变的电流 ,使反应气体产生高密度等离子体。
图 2 ICP-PECVD装置示意图
微波等离子体增强化学气相沉积 ( M PECV D)这也是一种无电极等离子体技术 (如图 3所示 ) ,它使用波导或微波天线两种方式将微波能量耦合到 CV D装置中产生等离子体。
图 3 M PECVD装置示意图
（文献：低温等离子体增强化学气相沉积技术制备碳纳米管）
PCVD成膜原理及特点
PCV D是借助等离子体内的高能电子与反应气体原子、分子发生非弹性碰撞使之离解或电离 ,如图 1,从而产生大量的沉积组元 ,如原子、离子或活性基团并输送到基体表面上沉积成
膜的。 b型钢在低压等离子体中 ,由于电子与其它放电粒子质量上的悬殊差异 ,加之低压等离子中电子、中性粒子的碰撞几率很小自动排焊机 ,外电场施加的能量主要被自由电子所吸收。因此 ,低压等离子体可看成由高能电子 ( < 20eV )、低能粒子 ( 0. 3eV )及中性气体 (约0.05eV)组成，并具有高度的热力学非平衡性。
如图 1 等离子体中的能量转移
由上可知 ,非平衡等离子体激活代替传统地加热激活是 PCV D的主要优点 ，它可使基体的沉积温度显著降低 ,以沉积 TiN 膜为例 ,等离子体的增强作用使 CV D中的高温气相反应变成低稳等离子体反应[15]。
TiCl4+ 1 /2N2= TiN+ 2Cl2 T d≥ 1000K(高温气相反应 ) ( 1)
TiCl4+ 2H2+ 1 /2N2= TiN+ 4HCl T d≥ 530K(低温等离子体反应 ) ( 2)
此外 ,由于体系能量供给方式的改变 ,也会使一些热激活下无法进行的反应在等离子体的作用下发生工业合成氨 ,这为拓宽 CV D技术的应用范围带来了突破 ,而从 PCVD的动力学考虑 ，其较高的沉积速率也是值得肯定的。 另外 ,能在基体的小孔沉积且具有良好的结合力、膜层性能可控等优点都使我们有理由相信 PCVD技术在工业应用上的巨大潜力。
（文献：等离子体化学气相沉积_PCVD_硬质膜成膜理论_马胜利；[15] Aha ro n Inspekto r Kor en. Surf Coa t Technol）
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