溅镀,通常指的是磁控溅镀,属于高速低温溅镀法.该工艺要求真空度在
1×10-3Torr左右，即1.3×10-3Pa的真空状态充入惰性气体氩气(Ar)，并在塑胶基材（阳极）和金属靶材（阴极）之间加上高压直流电，由于辉光放电(glow discharge)产生的电子激发惰性气体，产生等离子体，等离子体将金属靶材的原子轰出，沉积在塑胶基材上. 原理以几十电子伏特或更高动能的荷电粒子轰击材料表面，使其溅射出进入气相，可用来刻蚀和镀膜。入射一个离子所溅射出的原子个数称为溅射产额(Yield)产额越高溅射速度越快，以Cu,Au,Ag等最高，Ti,Mo,Ta,W等最低。一般在0.1-10原子/离子。离子可以直流辉光放电(glow discharge)产生，在10-1—10 Pa 真空度，在两极间加高压产生放电，正离子会轰击负电之靶材而溅射也靶材，而镀至被镀物上。正常辉光放电(glow discharge)的电流密度与阴极物质与形状、气体种类压力等有关。溅镀时应尽可能维持其稳定。任何材料皆可溅射镀膜，即使高熔点材料也容易溅镀，但对非导体靶材须以射频（RF）或脉冲（pulse）溅射；且因导电性较差，溅镀功率及速度较低。金属溅镀功率可达10W/cm2,非金属<5W/cm2 二极溅镀射：靶材为阴极，被镀工件及工件架为阳极，气体（氩气Ar）压力约几Pa或更高方可得较高镀率。磁控溅射：在阴极靶表面形成一正交电磁场，在此区电子密度高，进而提高离子密度，使得溅镀率提高(一个数量级)，溅射速度可达0.1—1 um/min 膜层附着力较蒸镀佳，是目前最实用的镀膜技术之一。其它有偏压溅射、反应溅射、离子束溅射等镀膜技术溅镀机设备与工艺（磁控溅镀）溅镀机由真空室，排气系统，溅射源和控制系统组成。溅射源又分为电源和溅射枪（sputter gun）磁控溅射枪分为平面型和圆柱型，其中平面型分为矩型和圆型，靶材料利用率30- 40%，圆柱型靶材料利用率>50% 溅射电源分为：直流（DC）、射频（RF）、脉冲（pulse），直流：800-1000V（Max）导体用，须可灾弧。射频：13.56MHZ，非导体用。脉冲：泛用，最新发展出溅镀时须控制参数有溅射电流，电压或功率，以及溅镀压力
（5×10-1—1.0Pa）,若各参数皆稳定，膜厚可以镀膜时间估计出来。靶材的选择与处理十分重要，纯度要佳，质地均匀，没有气泡、缺陷，表面应平整光洁。对于直接冷却靶，须注意其在溅射后靶材变薄，有可能破裂特别是非金属靶。一般靶材最薄处不可小于原靶厚之一半或5mm。磁控溅镀操作方式和一般蒸镀相似，先将真空抽至1×10-2Pa，再通入氩气(Ar)
离子轰击靶材，在5×10-1—1.0Pa的压力下进行溅镀其间须注意电流、电压及压力。开始时溅镀若有打火，可缓慢调升电压，待稳定放电后再关shutter. 在这个过程中，离子化的惰性气体(Ar)清洗和暴露该塑胶基材表面上数个毛细微空，并通过该电子与自塑胶基材表面被清洁而产生一自由基，并维持真空状态下施以溅镀形成表面缔结构，使表面缔结构与自由基产生填补和高附着性的化学性和物理性的结合状态，以在表面外稳固地形成薄膜. 其中，薄膜是先通过把表面缔造物大致地填满该塑胶毛细微孔后
并作链接而形成．溅镀与常用的蒸发镀相比，溅镀具有电镀层与基材的结合力强-附着力比蒸发镀高过10倍以上，电镀曾致密，均匀等优点．真空蒸镀需要使金属或金属氧化物蒸发汽化，而加热的温度不能太高，否则，金属气体沉积在塑胶基材放热而烧坏塑胶基材．溅射粒子几不受重力影响，靶材与基板位置可自由安排,薄膜形成初期成核密度高，可生产10nm以下的极薄连续膜,靶材的寿命长，可长时间自动化连续生产。靶材可制作成各种形状，配合机台的特殊设计做更好的控制及最有效率的生产溅镀利用高压电场做发生等离子镀膜物质，使用几乎所有高熔点金属，合金和金属氧化物，如：铬，钼，钨，钛，银，金等．而且，它是一个强制沉积的过程，采用这种工艺获得的电镀层与塑胶基材附着力远远高于真空蒸镀法．但，加工成本相对较高．真空溅镀是通过离子碰撞而获得薄膜的一种工艺，主要分为两类，阴极溅镀（Cathode sputtering）和射频溅镀（RF sputtering）。阴极溅镀一般用于溅镀导体，射频溅镀一般用于溅镀非导体实行阴极溅镀所需环境：a,高真空以减少氧化物的产生b,惰性工艺气体，通常为氩器气c,电场d,磁场e,冷却水用以带走溅镀时产生的高热
编辑本段步骤
溅镀过程
a,真空至10E-4mbar范围
b,注入氩气至10E-3 bar范围
c,施以直流电压
d,氩气在电场中被离子化，产生氩离子及自由电子
e,因电场关系，氩离子向阴极（靶材）加速，自由电子向阳极加速
f,被加速的讶离子和自由离子撞向其他氩原子，因动能转移，使更多的氩原子被离子化
g,大量氩离子撞击靶材表面，氩离子的动能转移至靶材原子，一部分转化为靶材原子的动能，一部分转化为热，因此靶材必须用冷却水冷却h,当靶材原子获得足够的动能，就会脱离靶材表面并自由在溅镀腔体内移动，最后覆盖于基板表面
i,靶材下的磁场会提高等离子体的一致性，改变溅镀层的厚度均匀性
磁控溅射镀膜原理及工艺 摘要：真空镀膜技术作为一种产生特定膜层的技术，在现实生产生活中有着广泛的应用。真空镀膜技术有三种形式，即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。这里主要讲一下由溅射镀 膜技术发展来的磁控溅射镀膜的原理及相应工艺的研究。 关键词：溅射；溅射变量；工作气压；沉积率。 绪论 溅射现象于1870年开始用于镀膜技术，1930年以后由于提高了沉积速率而逐渐用于工业生产。常用二极溅射设备如右图。 通常将欲沉积的材料制成板材-靶，固定在阴 极上。基片置于正对靶面的阳极上，距靶一定距 离。系统抽至高真空后充入（10～1）帕的气体（通 常为氩气），在阴极和阳极间加几千伏电压，两极 间即产生辉光放电。放电产生的正离子在电场作 用下飞向阴极，与靶表面原子碰撞，受碰撞从靶 面逸出的靶原子称为溅射原子，其能量在1至几十 电子伏范围内。溅射原子在基片表面沉积成膜。 其中磁控溅射可以被认为是镀膜技术中最突出的 成就之一。它以溅射率高、基片温升低、膜-基结 合力好、装置性能稳定、操作控制方便等优点， 成为镀膜工业应用领域(特别是建筑镀膜玻璃、透 明导电膜玻璃、柔性基材卷绕镀等对大面积的均 匀性有特别苛刻要求的连续镀膜场合)的首选方 案。 1磁控溅射原理 溅射属于PDV（物理气相沉积）三种基本方法：真空蒸发、溅射、离子镀（空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀）中的一种。 磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar正离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区
何謂電漿?電漿電視又是什麼? 一般說物質有三態固態液態與氣態 由於原子間的交互作用當原子相互間有固定結構時處於所謂固態 每個原子基本上在固定帄衡位置上微小振幅的振動(此振動的巨觀表現就是溫度) 當溫度增加時使得每個原子獲得更多動能振動的更厲害於是原子間無法保持固定結構但是仍然具有相互吸引力而聚在一起因此通常液體的形狀隨容器而改變但是維持固定的體積(從固體轉變成液體狀態的過程所吸收的熱量破壞原子間固定的鍵結且距離更遠了) 當溫度繼續提昇原子獲得更多動能則彼此間距離愈拉愈長終於破壞彼此間相聚的狀態而成為氣體(想一想18克的水變成氣體時所佔體積從原來18cc 變成24.5升左右增加了1000倍以上難怪攝氏100度每克水需要吸收539卡的熱量才能轉變成同溫度的氣體) 此時原子間幾乎不再有交互作用(很微弱) 每個原子的運動相互獨立而成為氣態 所謂電漿態Plasma 則是將原子外層的電子和原子分離彼此獨立如同氣體狀態的運動 由於來源是中性的原子內部有等量的正離子與電子數目(大陸上plasma翻成為等離子體便是取其涵義) 這些正負電荷的離子再同一個區域內猶如氣體分子般運動可以利用磁場等將其限制在區域內 地球上處於電漿態的情形相對較少例如日光燈管內有微弱的比例處於電漿態 但是地球大氣層以外的世界幾乎98%以上的區域都處於電漿態如太陽的內部 電漿態的離子會再度結合也會因碰撞而將原子有分離這些過程都會產生電磁波詳見本網站日光燈的原理 所謂電漿電視便是利用類似日光燈的原理 在螢幕區域分成千萬個封閉低壓的空氣腔可以說每個就像一個小日光燈 內部有微量氖氣neon和氙氣xneon 然後每一個腔內背面都分別有塗紅綠藍的螢光劑
低温等离子 1、高科技创新产品：“低温等离子体”技术是电子、化学、催化等综合作用下 的电化学过程，是一全新的技术创新领域。是依靠等离子体在瞬间产生的强大电场能量电离、裂解有害气体的化学键能，从而破坏废气分子结构，达到净化目的。 2、 3、2、高效废气净化：本设备能高效去除挥发性有机物（VOC）、无机物、硫 化氢、氨气、硫醇类等主要污染物，以及各种恶臭味，除臭效率可达98%以上，对于长期弥漫、积累的恶臭、异味，24小时内即可祛除，并且具有强力杀灭空气中细菌、病毒等各种微生物能力，而且具有明显的防霉作用。 除臭效果超过国家颁布的恶臭污染物排放一级标准。 4、?? 5、3、无需添加任何物质：低温等离子体废气处理是一种干法净化过程，是一 种全新的净化过程，不需任何添加剂，不产生废水、废渣，不会导致二次污染。 6、?? 7、4、低温等离子适应性强：持久的净化功能，无须专人看管。可适应高浓度、 大气量、不同气态物质的净化处理，可在高温250℃,低温-50℃的环境内,净化区均可运转,特别是在潮湿,甚至空气。湿度饱和的环境下仍可正常运行，每天24小时连续工作，长期运行稳定可靠。 8、? 9、5、低耗节能：运行费用低廉、省电是“低温等离子体”专利核心技术之一, 处理1000M3/h臭气，耗电量仅0.25度。本设备无任何机械动作，自动化程度高,工艺简洁,操作简单,方便无需专人管理和日常维护，遇故障自动停机报警，只需作定期检查。 10、?? 11、6、低温等离子设备组合产品重量轻，体积小，可按场地要求立放、卧放， 可根据废气浓度、流量、成份进行串、并组合设计达到完全的废气净化。 12、?? 13、7、设备使用寿命长：本设备由不锈钢材，铜材、钼材、环氧树脂等材料 组成，抗氧化性强，对酸、碱气体、潮湿环境等具有良好的防腐性能。使用寿命长达15年以上。 14、?? 15、8、安全：“低温等离子体”设备内使用电压在36伏以下，安全可靠。 河南兴邦环保局指定合作单位，提供环评和检测等一站式服务 河南兴邦环保科技有限公司
百科名片 磁控溅射原理：电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛仑磁力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，该电子的运动路径很长， 在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子轰击靶材，经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低，摆脱磁力线的束缚，远离靶材，最终沉积在基片上。磁控溅射就是以磁场束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向，提高工作气体的电离率和有效利用电子的能量。电子的归宿不仅仅是基片，真空室内壁及靶源阳极也是电子归宿。但一般基片与真空室及阳极在同一电势。磁场与电场的交互作用（ E X B drift）使单个电子轨迹呈三维螺旋状，而不是仅仅在靶面圆周运动。至于靶面圆周型的溅射轮廓，那是靶源磁场磁力线呈圆周形状形状。磁力线分布方向不同会对成膜有很大关系。在E X B shift机理下工作的不光磁控溅射，多弧镀靶源，离子源，等离子源等都在次原理下工作。所不同的是电场方向，电压电流大小而已。磁控溅射的基本原理是利用 Ar一02混合气体中的等离子体在电场和交变磁场的作用下，被加速的高能粒子轰击靶材表面，能量交换后，靶材表面的原子脱离原晶格而逸出，转移到基体表面而成膜。磁控溅射的特点是成膜速率高，基片温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜。该技术可以分为直流磁控溅射法和射频磁控溅射法。磁控溅射(magnetron-sputtering)是70年代迅速发展起来的一种“高速低温溅射技术”。磁控溅射是在阴极靶的表面上方形成一个正交电磁场。当溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速为高能电子后，并不直接飞向阳极，而是在正交电磁场作用下作来回振荡的近似摆线的运动。高能电子不断与气体分子发生碰撞并向后者转移能量，使之电离而本身变成低能电子。这些低能电子最终沿磁力线漂移到阴极附近的辅助阳极而被吸收，避免高能电子对极板的强烈轰击，消除了二极溅射中极板被轰击加热和被电子辐照引起损伤的根源，体现磁控溅射中极板“低温”的特点。由于外加磁场的存在，电子的复杂运动增加了电离率，实现了高速溅射。磁控溅射的技术特点是要在阴极靶面附件产生与电场方向垂直的磁场，一般采用永久磁铁实现。如果靶材是磁性材料，磁力线被靶材屏蔽，磁力线难以穿透靶材在靶材表面上方形成磁场，磁控的作用将大大降低。因此，溅射磁性材料时，一方面要求磁控靶的磁场要强一些，另一方面靶材也要制备的薄一些，以便磁力线能穿过靶材，在靶面上方产生磁控作用。磁控溅射设备一般根据所采用的电源的不同又可分为直流溅射和射频溅射两种。直流磁控溅射的特点是在阳极基片和阴极靶之间加一个直流电压，阳离子在电场的作用下轰击靶材，它的溅射速率一般都比较大。但是直流溅射一般只能用于金属靶材，因为如果是绝缘体靶材，则由于阳粒子在靶表面积累，造成所谓的“靶中毒”，溅射率越来越低。目前国内企业很少拥有这项技术。
金属反射层溅镀机的基本结构及主要工艺参数和故障排除 苏立诚
注：因Unaxis溅镀机型号繁多，本文主要针对现时市场上流行的Swivel2000型号作解说
1。金属反射层溅镀机的基本结构和溅镀原理 a. 基本结构 图1 Unaxis Swivel2000 正面及背面 A Pivot arm 腔外手臂H Media battery 水，气管路 B Inner mask holder (只适用於Cube系列溅镀机) I Control box 控制电箱 C Protective cover for sputter source 溅镀源保护盖J Operator terminal 操作面板 D Turbo pump with control unit 分子帮连控制器L Swivel arm drive 腔内手臂马达 E Catch 固定装置M M-Drive for pivot arm 腔外手臂驱动器 F Roughing Pump 机械帮N Gas dosing unit 氩气流量调节阀 G Frame 框架O M-Drive for swivel arm 腔内手臂驱动器
图2 Unaxis Swivel2000 及溅镀源 A Pivot arm 腔外手臂O M-Drive for swivel arm 腔内手臂驱动器 B Inner mask holder (只适用於Cube系列溅镀机) P Adaptor flange 冷却法兰 K PKR vacuum gauge 高真空探头Q Outer mask (只适用於Cube系列溅镀机) M M-Drive for pivot arm 腔外手臂驱动器R Target (只适用於Cube系列溅镀机) N Gas dosing unit 氩气流量调节阀S Sputter source ARQ190 (只适用於Cube系列溅镀机) 真空腔–载锁腔 Load Lock chamber, 主真空腔 Main chamber, 溅镀腔 Sputter chamber ?载锁腔是腔外手臂PA与溅镀机主体的碟片传送界面。在这腔内碟片会被抽真空至预真空fore vacuum ~10E-2mbar范围。 ?主真空腔含腔内手臂SA，此手臂将碟片来回传送於载锁腔与溅镀腔之间。在这腔内碟片会被抽真空至高真空high vacuum ~10E-4mbar范围。 ?溅镀腔含溅镀源。在这腔内利用溅镀原理(氩气作工艺气体)，碟片会被镀上反光薄膜。 真空帮–含一机械帮(二级旋叶式)及一分子帮。机械帮为载锁腔产生预真空，并作为分子帮的前置帮。分子帮固定在主真空腔上，用於产生高真空。 图3 机械帮图4 分子帮 A 旋叶式机械帮 A Profibus模块 C 分子帮 B 油雾分隔器 B 电子驱动单元 D 水冷部件
低温等离子工作原理 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
低温等离子 1、高科技创新产品：“低温等离子体”技术是电子、化学、催化等综合作用下 的电化学过程，是一全新的技术创新领域。是依靠等离子体在瞬间产生的强大电场能量电离、裂解有害气体的化学键能，从而破坏废气分子结构，达到净化目的。 2、 3、2、高效废气净化：本设备能高效去除挥发性有机物（VOC）、无机物、硫 化氢、氨气、硫醇类等主要污染物，以及各种恶臭味，除臭效率可达98%以上，对于长期弥漫、积累的恶臭、异味，24小时内即可祛除，并且具有强力杀灭空气中细菌、病毒等各种微生物能力，而且具有明显的防霉作用。除臭效果超过国家颁布的恶臭污染物排放一级标准。 4、？ 5、3、无需添加任何物质：低温等离子体废气处理是一种干法净化过程，是 一种全新的净化过程，不需任何添加剂，不产生废水、废渣，不会导致二次污染。 6、 7、4、低温等离子适应性强：持久的净化功能，无须专人看管。可适应高浓 度、大气量、不同气态物质的净化处理，可在高温250℃,低温-50℃的环境内,净化区均可运转,特别是在潮湿,甚至空气。湿度饱和的环境下仍可正常运行，每天24小时连续工作，长期运行稳定可靠。 8、 9、5、低耗节能：运行费用低廉、省电是“低温等离子体”专利核心技术之一, 处理1000M3/h臭气，耗电量仅度。本设备无任何机械动作，自动化程度高,工艺简洁,操作简单,方便无需专人管理和日常维护，遇故障自动停机报警，只需作定期检查。 10、 11、6、低温等离子设备组合产品重量轻，体积小，可按场地要求立 放、卧放，可根据废气浓度、流量、成份进行串、并组合设计达到完全的废气净化。 12、 13、7、设备使用寿命长：本设备由不锈钢材，铜材、钼材、环氧树脂 等材料组成，抗氧化性强，对酸、碱气体、潮湿环境等具有良好的防腐性能。使用寿命长达15年以上。 14、 15、8、安全：“低温等离子体”设备内使用电压在36伏以下，安全可 靠。
《真空溅射技术》 第一章溅射技术 所谓“溅射”就是用荷能粒子(通常用气体正离子)轰击物体，从而引起物体表面原子从母体中逸出的现象。 1842年Grove(格洛夫)在实验室中发现了这种现象。 1877年美国贝尔实验室及西屋电气公司首先开始应用溅射原理制备薄膜。 1966年美国国际商用电子计算机公司应用高频溅射技术制成了绝缘膜。 1970年磁控溅射技术及其装置出现，它以“高速”、“低温”两大特点使薄膜工艺发生了深刻变化，不但满足薄膜工艺越来越复杂的要求，而且促进了新工艺的发展。 我国在1980年前后，许多单位竞先发展磁控溅射技术。目前在磁控溅射装置和相应的薄膜工艺研究上也已出现了工业性生产的局面。 第一节溅射理论及其溅射薄膜的形成过程 溅射理论 被荷能粒子轰击的靶材处于负电位，所以一般称这种溅射为阴极溅射。关于阴极溅射的理论解释，主要有如下三种。 蒸发论 认为溅射是由气体正离子轰击阴极靶，使靶表面受轰击的部位局部产生高温区，靶材达到蒸发温度而产生蒸发。 碰撞论 认为溅射现象是弹性碰撞的直接结果。轰击离子能量不足，不能发生溅射；轰击离子能量过高，会发生离子注入现象。 混合论 认为溅射是热蒸发论和碰撞论的综合过程。当前倾向于混合论。 u辉光放电
u直流辉光放电 在压力为102-10-1Pa的容器内，在两个电极间加上直流电压后所发生的放电过程如图： 电压小时，由宇宙射线或空间残留的少量离子和电子的存在只有很小的电流。增加电压，带电粒子能量增加，碰撞中性气体原子，产生更多带电粒子，电流随之平稳增加，进入“汤森放电区”。电流增加到一定程度，发生“雪崩”现象，离子轰击阴极，释放二次电子，二次电子与中性气体原子碰撞，产生更多离子，这些离子再轰击阴极，又产生更多的二次电子，如此循环，当产生的电子数正好产生足够多离子，这些离子能够再生出同样数量的电子时，进入自持状态，气体开始起辉，电压降低，电流突然升高，此为“正常辉光放电区”。放电自动调整阴极轰击面积，最初轰击是不均匀的，随着电源功率增大，轰击面积增大，直到阴极面上电流密度几乎均匀为止。当轰击区域覆盖整个阴极面后，再进一步增加功率，会使放电区内的电压和电流密度同时升高，进入溅射工艺工作区域，即“异常辉光放电区”。在该区域内，如果阴极没有水冷或继续增加功率，当电流密度达到约0.1A/cm2以上，将有热发射电子混入二次电子之中，随后发生又一个“雪崩”。由于输入阻抗限制着电压，将形成低压大电流的“弧光放电”。 形成“异常辉光放电”的关键是击穿电压V B，主要取决于二次电子的平均自由程和阴阳极之间的距离。为了引起最初的雪崩，每个二次电子必须产生出约10-20个离子。若气压太低或极间距离太小，二次电子撞到阳极之前，无法到达所需要的电离碰撞次数；若气压太高或极间距离太大，气体中形成的离子将因非弹性碰撞而减速，以致于当轰击阴极时，已无足够的能量产生二次电子。 直流辉光放电的形貌和参量分布图： i.阿斯顿暗区，不发生电离和激发； ii.阴极辉光区，气体分子激发发光；
真空溅镀原理 溅镀的原理如图 主要主要利用辉光放电(glow discharge)将氩气(Ar)离子撞击靶材(target)表面, 靶材的原子被弹出而堆积在基板表面形成薄膜。溅镀薄膜的性质、均匀度都比蒸镀薄膜来的好,但是镀膜速度却比蒸镀慢很多。新型的溅镀设备几乎都使用强力磁铁将电子成螺旋状运动以加速靶材周围的氩气离子化, 造成靶与氩气离子间的撞击机率增加, 提高溅镀速率。一般金属镀膜大都采用直流溅镀,而不导电的陶磁材料则使用RF交流溅镀,基本的原理是在真空中利用辉光放电(glow discharge)将氩气(Ar)离子撞击靶材(target)表面，电浆中的阳离子会加速冲向作为被溅镀材的负电极表面，这个冲击将使靶材的物质飞出而沉积在基板上形成薄膜。 一般来说，利用溅镀制程进行薄膜披覆有几项特点：(1)金属、合金或绝缘物均可做成薄膜材料。(2)再适当的设定条件下可将多元复杂的靶材制作出同一组成的薄膜。(3)利用放电气氛中加入氧或其它的活性气体，可以制作靶材物质与气体分子的混合物或化合物。(4)靶材输入电流及溅射时间可以控制，容易得到高精度的膜厚。(5)较其它制程利于生产大面积的均一薄膜。 (6)溅射粒子几不受重力影响，靶材与基板位臵可自由安排。(7)基板与膜的附着强度是一般蒸镀膜的10倍以上，且由于溅射粒子带有高能量，在成膜面会继续表面扩散而得到硬且致密的薄膜，同时此高能量使基板只要较低的温度即可得到结晶膜。(8)薄膜形成初期成核密度高，可生产10nm以下的极薄连续膜。(9)靶材的寿命长，可长时间自动化连续生产。(10)靶材可制作成各种形状，配合机台的特殊设计做更好的控制及最有效率的生产。
溅射技术及其发展的历程 1842年格洛夫（Grove）在实验室中发现了阴极溅射现象。他在研究电子管阴极腐蚀问题时，发现阴极材料迁移到真空管壁上来了。但是，真正应用于研究的溅射设备到1877年才初露端倪。迄后70年中，由于实验条件的限制，对溅射机理的认同长期处于模糊不请状态，所以，在1950年之前有关溅射薄膜特性的技术资料，多数是不可*的。19世纪中期，只是在化学活性极强的材料、贵金属材料、介质材料和难熔金属材料的薄膜制备工艺中，采用溅射技术。1970年后出现了磁控溅射技术，1975年前后商品化的磁控溅射设备供应于世，大大地扩展了溅射技术应用的领域。到了80年代，溅射技术才从实验室应用技术真正地进入工业化大量生产的应用领域。最近15年来，进一步发展了一系列新的溅射技术，几乎到了目不暇接的程度。在21世纪来临的时刻，回顾一下溅射技术发展的历程，寻找其中某些规律性的思路，看来是有一定意义的。 1.最初溅射技术改革的原动力主要是围绕着提高辉光等离子体的离化率，增强离化的措施包括： [1]热电子发射增强—由原始的二极溅射演变出三极溅射。三极溅射应用的实际效果对离化率增强的幅度并不大，但是对溅射过程中，特别是在反应溅射过程中，工艺的可控性有明显地改善。 [2]电子束或电子弧柱增强—演变出四极溅射。Balzers一直抓住这条线，形成有其特色的产品系列，最近几年推出在中心设置一个强流热电子弧柱，配合上下两个调制线圈，再加上8对孪生靶，组合成新型纳米涂层工具镀膜机。是一个典型实例。 [3]磁控管模式的增强溅射—磁控溅射。利用磁控管的原理，将等离子体中原来分散的电子约束在特定的轨道内运转，局部强化电离，导致靶材表面局部强化的溅射效果。号称为“高速、低温”溅射技术。磁控溅射得到广泛应用的原因，除了效果明显之外，结构不复杂是一个重要的因数，大面积的溅射镀膜工艺得到推广。应该看到，靶面溅射不均匀导致靶材利用率低是其固有的缺点。 [4]最近有人推出离子束增强溅射模式。采用宽束强流离子源，配合磁场调制，与普通的二极溅射结合组成一种新的溅射模式。他不同于使用窄束高能离子束进行的离子束溅射（这种离子束溅射的溅射速率低），采用宽束强流离子源，配合磁场调制后，既有离子束溅射的效果，更重要的是具有直接向等离子体区域供应离子的增强溅射效果。同时还可以具有离子束辅助镀膜的效果。 2.1985年之后，溅射模式的变革增加了新的目标，除了继续追求高速率之外，追求反应溅射稳定运行的目标、追求离子辅助镀膜—获得高质量膜层的目标、等等综合优越性的追求目标日益增强。例如： [1]捷克人J.Musil在研究低压强溅射的工作中，在磁控溅射的基础上，重复使用各种原来在二极溅射增强溅射中使用过的手段。从“低压强溅射”一直发展到“自溅射”效应。其中大部分工作仍然处于实验室阶段。 [2]针对立体工件获得均匀涂层和色泽，Leybold推出对靶溅射运行模式。在随后不断改进的努力下，对靶溅射工艺仍然具有涂层质量优异的美名。 [3]针对膜层组分可随意调节的目标，推出非对称溅射的运行模式。我国清华大学范毓殿教授采用调节溅射靶磁场强度的方法，进行了类似的工作。 [4]推出非平衡溅射的运行模式最基本的目的是为了改善膜层质量，呈现离子辅助溅射的效果。后来，一些研究工作扩展磁场增强的布局，磁场在真空室内无处不在，看来效果并不理想，“非平衡”的热潮才逐渐降温。 [5]1996年Leybold 推出多年研发的成果：中频交流磁控溅射（孪生靶溅射）技术，消除了阳极”消失”效应和阴极“中毒”问题，大大提高了磁控溅射运行的稳定性，为化合物薄膜的工业化大规模生产奠定了基础。最近在中频电源上又提出短脉冲组合的中频双向供电模式，运行稳定性进一步提高。 [6]最近英国Plasma Quest Limited（PQL）公司推出S400型专利产品，名为“高密度等离子体发送系统”（High Plasma Launch System），属于上面提到的离子束增强二极溅射模式。其特点是：高成膜速率、
磁控溅射镀膜简介 溅射薄膜靶材按其不同的功能和应用可大致分为机械功能膜相物理功能膜两大类。前者包括耐摩、减摩、耐热、抗蚀等表面强化薄膜材料、固体润滑薄膜材料, 后者包括电、磁、声、光等功能薄膜材料靶材等, 具体应用在玻璃涂层(各种建筑玻璃、ITO透明导电玻璃、家电玻璃、高反射后视镜及亚克力镀膜), 工艺品装饰镀膜, 高速钢刀具镀膜, 切削刀具镀膜, 太阳能反光材料镀膜, 光电、半导体、光磁储存媒体、被动组件、平面显示器、微机电、光学组件、及各类机械耐磨、润滑、生物医学, 各种新型功能镀膜(如硬质膜、金属膜、半导体膜、介质膜、碳膜、铁磁膜和磁性薄膜等) 采用Cr，Cr-CrN等合金靶材或镶嵌靶材，在N2,CH4等气氛中进行反应溅射镀膜，可以在各种工件上镀Cr,CrC,CrN等镀层。纯Cr的显微硬度为425～840HV，CrN为1000～350OHV，不仅硬度高且摩擦系数小，可代替水溶液电镀铬。电镀会使钢发生氢脆、速率慢，而且会产生环境污染问题。 用TiN，TiC等超硬镀层涂覆刀具、模具等表面，摩擦系数小，化学稳定性好，具有优良的耐热、耐磨、抗氧化、耐冲击等性能，既可以提高刀具、模具等的工作特性，又可以提高使用寿命，一般可使刀具寿命提高3～10倍。 TiN，TiC，Al2O3等膜层化学性能稳定，在许多介质中具有良好的耐蚀性，可以作为基体材料保护膜。溅射镀膜法和液体急冷法都能制取非晶态合金，其成分几乎相同，腐蚀特性和电化学特性也没有什么差别，只是溅射法得到的非晶态膜阳极电流和氧化速率略大。
在高温、低温、超高真空、射线辐照等特殊条件下工作的机械部件不能用润滑油，只有用软金属或层状物质等固体润滑剂。常用的固体润滑剂有软金属(Au,Ag,Pb,Sn等)，层状物质(MoS2，WS2，石墨，CaF2，云母等)，高分子材料(尼龙、聚四氟乙烯等)等。其中溅射法制取MoS2膜及聚四氟乙烯膜十分有效。虽然MoS2膜可用化学反应镀膜法制作，但是溅射镀膜法得到的MoS2膜致密性好，附着性优良。MoS2溅射膜的摩擦系数很低，在0.02～0.05范围内。MoS2在实际应用时有两个问题:一是对有些基体材料如Ag,Cu,Be等目前还不能涂覆;二是随湿度增加，MoS2膜的附着性变差。在大气中使用要添加Sb2O3等防氧化剂，以便在MoS2表面形成一种保护膜。 溅射法可以制取聚四氟乙烯膜。试验表明，这种高分子材料薄膜的润滑特性不受环境湿度的影响，可长期在大气环境中使用，是一种很有发展前途的固体润滑剂。其使用温度上限为5OoC，低于-260oC时才失去润滑性。 MoS2、聚四氟乙烯等溅射膜，在长时间放置后性能变化不大，这对长时间备用、突然使用又要求可靠的设备如防震、报警、防火、保险装置等是较为理想的固体润滑剂。 内容来源：宝钢代理商https://www.doczj.com/doc/bd15169714.html, 欢迎多多交流！！！
等离子体的原理 等离子体通常被视为物质除固态、液态、气态之外存在的第四种形态。如果对气体持续加热，使分子分解为原子并发生电离，就形成了由离子、电子和中性粒子组成的气体，这种状态称为等离子体。等离子体与气体的性质差异很大，等离子体中起主导作用的是长程的库仑力，而且电子的质量很小，可以自由运动，因此等离子体中存在显著的集体过程，如振荡与波动行为。等离子体中存在与电磁辐射无关的声波，称为阿尔文波。 等离子体（Plasma）是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态，被称为等离子态，或者“超气态”。等离子体具有很高的电导率，与电磁场存在极强的耦合作用。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。 第四步为曝光工艺，该工艺步骤要求达到的目的是使感光区的胶膜发生光化反应、在显影时发生溶变，介绍了常见的紫外光光刻机及其所进行的接触式、选择性、紫外光曝光工艺方法。第五步为显影工艺，该工艺步骤要求达到的目的是在显影液中、溶除要求去掉的胶膜部分（对负性光刻胶溶除未曝光部分，对正性光刻胶溶除已曝光部分），各类胶的显影在本章第一节已作了介绍。第六步为坚膜工艺，该工艺步骤要求达到的目的是去除在显影过程中进入胶膜中的水分（显影液）、使保留的胶膜与衬底表面牢固的粘附，介绍了两种坚膜工艺方法。 涂胶涂胶就是在SIO2或其他薄膜表面，涂布一层粘附良好，厚度适当，厚薄均匀的光刻胶膜。涂胶前的硅片表面必须清洁干燥，如果硅片搁置较久或光刻返工，则应重新进行清洗并烘干后再涂胶。生产中，最好在氧化或蒸发后立即涂胶，此时硅片表面清洁干燥，光刻 胶的粘附性较好。 涂胶一般采用旋转法，其原理是利用转动时产生的离心力，将滴在硅片的多余胶液甩去，在光刻胶表面张力和旋转离心力共同作用下，扩展成厚度均匀的胶膜。胶膜厚度可通过转速和胶的浓度来调节。 涂胶的厚度要适当，膜厚均匀，粘附良好。胶膜太薄，则针孔多，抗蚀能力差；胶膜太厚，则分辨率低。在一般情况下，可分辨线宽 约为膜厚的5～8倍。 2．前烘前烘就是在一定的温度下，使胶膜里的溶剂缓慢地挥发出来，使胶膜干燥，并增加其粘附性和耐磨性。 前烘的温度和时间随胶的种类及膜厚的不同而有所差别，一般通过实验来加以确定。
Sputter 磁控溅镀原理
Sputter 在辞典中意思为: (植物)溅散.此之所谓溅镀乃指物体以离子撞击时,被溅射飞 散出. 因被溅射飞散的物体附著于目标基板上而制成薄膜. 在日光灯的插座附近常见的变黑现 象,即为身边最赏见之例,此乃因日光灯的电极被溅射出而附著于周围所形成.溅 镀现象, 自 19 世纪被发现以来,就不受欢迎,特别在放电管领域中尤当防止.近年来被引用于薄膜制 作技术效效佳,将成为可用之物. 薄膜制作的应用研究,当初主要为 Bell Lab.及 Western Electric 公司,于 1963 年制成全长 10m 左右的连续溅镀装置.1966 年由 IBM 公司发表高周波溅镀技术,使得绝缘物之薄膜亦可 制作.后经种种研究至今已达"不管基板的材料为何,皆可被覆盖任何材质之薄膜"目的境地. 而若要制作一薄膜,至少需要有装置薄膜的基板及保持真空状况的道具(内部机构) .这 种道具即为制作一空间,并使用真空泵将其内气体抽出的必要. 一,真空简介: 所谓真空,依 JIS(日本工业标准)定义如下:较大气压力低的压力气体充满的特定的空 间状态.真空区域大致划分及分子运动如下:
真空划分 Pa 低 真 空 中 真 空 高 真 空 超高真空 105～102 102～10-1 10 ～10 〈10
-5 -1 -5
压
力 Torr 760～1 1～10-3 10-3～10 〈10
-7 -7
分子运动状态 粘滞流 viscous flow 中间流(过渡流) intermediate flow 分子流 molecular flow 分子流 molecular effusion
真空单位相关知识如下:
标准环境条件 气体的标准状态 压力(压强)p 帕斯卡 Pa 托 Torr 标准大气压 atm 毫巴 mbar 温度为 20℃,相对湿度为 65%,大气压力为: 1atm 101325Pa=1013.25mbar=760Torr 温度为 0℃,压力为:101325Pa 气体分子从某一假想平面通过时,沿该平面的正法线方向的动量改变率,除以该平面 面积或气体分子作用于其容器壁表面上的力的法向分量,除以该表面面积.注: "压 力"这一术语只适用于气体处于静止状态的压力或稳定流动时的静态压力 国际单位制压力单位,1Pa=1N/m2 压力单位,1Torr=1/760atm 压力单位,1atm=101325Pa 压力单位,1mbar=102Pa
二,Sputter(磁控溅镀)原理: 1,Sputter 溅镀定义:在一相对稳定真空状态下,阴阳极间产生辉光放电,极间气体分子 被离子化而产生带电电荷, 其中正离子受阴极之负电位加速运动而撞击阴极上之靶材, 将其原 子等粒子溅出,此溅出之原子则沉积于阳极之基板上而形成薄膜,此物理现象即称溅镀.而透 过激发,解离,离子化……等反应面产生的分子,原子,受激态物质,电子,正负离子,自由
磁控溅射技术原理、现状、发展及应用实例（薄膜物理大作业论文） 班级：1035101班 学号：1101900508 姓名：孙静
一、前言 镀膜玻璃是一种在玻璃表面上镀一层或多层金属氧化物薄膜，使其具有一种或多种功能的玻璃深加工产品。自七十年代开始，在世界发达国家和地区，传统的单一采光材料—普通建气琳璃，已逐步为具有节能、控光、调温、改变墙体结构以及具有艺术装饰效果的多功能玻璃新产品所替代，如茶色玻璃、中空玻璃、镀膜玻璃等，其中又以镀膜玻璃尤汐引人注目，发展也颇为迅速，如欧洲共同体国家在1985年建筑玻璃总量的三分之二用的是镀膜玻璃，美国镀膜玻璃的市场在八十年代就已达5000万平方米/年，在香港、新加坡、台湾等经济崛起的东南亚国家和地区，镀膜玻璃的使用也日渐盛行。镀膜玻璃作为一种新型的建筑装饰材料已得到了人们普遍的肯定和喜爱。 目前生产镀膜玻璃所采用的方法大体上可分为浸渍法、化学气相沉积法、真空蒸发法、磁控溅射法以及在线镀膜等五种方法。 浸渍法是将玻璃浸人盛有金属有机化合物溶液的槽中，取出后送人炉中加热，去除有机物，从而形成了金属氧化物膜层。由于浸渍法使玻璃两边涂膜，且低边部膜层较厚，同时可供水解盐类不多，因而在国内未得到很好推广。 化学气相沉积法是将金属化合物加热成蒸汽状，然后涂到加热后的玻璃表面上。这种方法由于受到所镀物质的限制，且在大板上也难 真空蒸发法是在真空条件下，通过电加热使镀膜材料蒸发，由固相转化为气相，从而沉积在玻璃表面上，形成稳定的薄膜。此法的不足之处是所镀膜层不太均匀、有疵点、易脱落。只能生产单层金属镀膜玻璃，颜色也难以控制。 磁控溅射法是在真空条件下电离惰性气休，气体离子在电场的作用下，轰击金属靶材使金属原子沉积到玻璃表面上。 在线镀膜一般是在浮法玻璃生产线上进行，如电浮法、热喷涂等方法，目前我国较少使用。 在这些方法中，磁控溅射镀膜法是七十年代末期发展起来的一种先进的工艺方法，它的膜层由多层金属或金属氧化层组成，允许任意调节能量通过率、能量反射率，具有良好的外观美学效果，它克服了其它几种生产方法存在的一些缺点，因而目前国际上广泛采用这一方法。磁控溅射镀膜玻璃已越来越多地被运用于现代建筑并逐渐在民用住宅、汽车、电子等域使用，具有广阔的发展前景。 二、磁控溅射镀膜工艺 (一)工艺原理及特点 磁控溅射是一种新型的高速、低温溅射镀膜方法，它是在专门的真空设备中，借助于高压直线溅射装置进行的。磁控溅射镀膜工艺的原理是:将玻璃送人设有磁控阴极和溅射气体(氮气、氮气或氧气)的真空室内，阴极加负电压，在真空室内辉光放电，产生等离子体，由于金属靶材带负电，等离子体中带正电的气体离子被加速，并以相当于靶极位降U的能量撞击靶面，将金属靶的原子轰出来，使之沉淀在玻璃表面上而形成金属膜。工艺原理如下图所示:
新一代的顯示器------電漿平面顯示器 班級科研所博士班 姓名姜志忠 任課教師郭艷光
新一代的顯示器------電漿平面顯示器(報告學生:姜志忠) 顯示器的歷史 發明於1897年的映像管，歷經兩次世界大戰，在顯示器領域早已築起不可搖撼的領導地位。第二次世界大戰時，映像管被廣泛使用在軍事上的電子裝置和雷達方面，這個基礎提供了顯示器得以快速成長與提升技術的契機。 映像管具有畫質優良和價格低廉的特點，長久以來一直被採用為電視和電腦的顯示器，維持其不可替代的地位。然而，年產180億美元，已經構築起堅實堡壘的映像管，如今卻也同樣在技術上，面臨著薄膜電晶體液晶顯示器（TFT LCD）、電漿顯示器（PDP）等各種平面顯示器（FPD）的挑戰，其領導地位已開始動搖。進入90年代，LCD、PDP等各種技術逐漸商品化，緊緊跟在位居顯示器領先地位的映像管後面，亦步亦趨。據了解，目前業界除映像管以外，有將近十種的顯示器相關技術正在開發，並且即將商品化。 目前桌上型電腦顯示器仍以CRT為主流，CRT 是Cathode Ray Tube 的縮 寫，這是電腦螢幕和電視機的主要元件(其構造如上圖所示)，它利用電子束打在塗滿磷化物(phosphor) 的弧形玻璃上，後端則是使用陰極線圈放出的負電壓，以驅動電子槍將電子放射在弧形玻璃上，由於CRT 本身是真空的，因此放射出來的電子不會受到空氣分子的阻礙，可以很準確的在弧形玻璃上發出光亮，得以讓人類看到電腦的執行結果，也稱為映像管。 CRT 可以分為單色和彩色兩大類，單色的CRT 只有一個電子槍，而彩色則有亮紅、綠色和藍色三支電子槍來組合成為不同的顏色，因為電子槍藉由打在弧形玻璃的磷化物上來顯示顏色，所以磷化物之間的距離越小，代表所製造出來
交流等离子原理介绍 什么是等离子 通常情况下人们认为物质只有三种状态(固态、液态、气态)，其实不然，在一定条件下，物质还有第四种状态——等离子体态。等离子体状态不同于其它物质状态，它突出的一点是由带电粒子组成的电离状态。 根据物质的构成理论，物质的原子、分子或分子团相互以不同的力或键力相结合，构成不同的聚集态。固体是以粒子间结合力强的键构成晶格的，而当其粒子的平均动能大于粒子在晶格中的结合能时，则晶格解体，固体转变为液体。液体的粒子间由结合力较弱的键联系，如果外界进一步供给能量，使这较弱的键破坏，则液体转变为粒子间没有作用键的气体.如果再对气体供给足够的能量，气体就电离成电子和离子，而成为等离子体。 交流等离子拉弧原理 交流等离子技术的拉弧原理如上图所示，其工作过程描述如下：压缩空气切向高速进入电弧室，发生强烈的旋转，形成中心压力低、外围压力高的动力场；当前后电极间的电压和及其频率增大到一定程度的时候，两个电极间的空间距离被击穿，首先在两个电极间距最小的位置建立起电弧，然后此电弧在压力差的作用下移动到电弧室的中心位置，如图中管弧（阴影部分）所示。此时流经电弧的压缩空气在此电弧的作用下发生电离子，形成等离子体，以明亮的火焰射流形式从前电极喷出。
交流等离子和直流等离子的比较 交流等离子 直流等离子 原因分析 电极寿命 前电极>500h 后电极>300h 阴极<50h 交流等离子的电极寿命比直流等离子的电极寿命要长很多，这主要是因为： 1、交流等离子采用的是“管弧”原理，即前、后电极采用圆管形状，电弧的弧根位于 圆管的内壁处，也就是说弧根与电极是一个“面”接触，所以其电弧弧根与电极的 接触面积是比较大的；而直流等离子采用的“点弧”原理，电弧的弧根位于阴极头 上，也就是说其阴极与电弧是一个“点”接触，所以其弧根接触面积较小；因此， 在电流强度相同的条件下，接触面大的电弧发出的热量相对分散，不会造成电极温 度过高，而接触面小的电弧发热量相对集中，容易造成局部温度过高，烧损电极。 2、电弧的旋转对电极的寿命影响很大，如果电弧不旋转，则其发出的热量集中在弧根 处，容易造成局部超温，烧损电极。所以交流等离子和直流等离子都采取了电弧旋 转技术，但各自的旋转强度是不一样的。交流等离子采用的是压缩空气切向旋转技 术，0.4MPa的压缩空气的电弧以音速切向旋转进入常压的电弧室，其旋转强度非常 强烈；直流等离子采用的是电磁感应原理，即通过一个带电线圈产生一个磁场，电 弧在此磁场的作用下阳极弧根发生旋转（阴极弧根不旋转），此磁场强度与线圈砸 数和电流大小密切相关，但电流受点火功率、阴极电流强度等诸多因素的影响，不
e H h A H o F A p l T A s s y A p w C t l u V A p F R i F z F P s y F u F H u H u i A z A n A H o o o i v T C H z z A A w I n A e C q S G (¤)?H i H A H H H A o F C a l t l A e A H a a”μl”A a q l?P a t q (¤h O)1q l?N C q A O H~T A]A A B G A T A A o s b t A A B N t z A H q A s b C q O a I A a q l b q[t o A I l l N q L h C]q l l l p A H I y G O W[A O C o N n t l u b(3s a y)¤W A a y](°)?A u O F A i o(|)?C q l A y l q l E A p G F q l A l M q l A o O p G e- + Ar Ar+ + 2 e- (1) q l A g q[t i A O q l A A p H W[A y C q l n o A q p I W v
= 1q q l n = F × d (§O × ) = q ? ε ? λ q l a q q F ε λ q O T w A H n q l n q W [q W [C H A q b q M C C l ?F w q A P q l I v W [A p G l P q l A l q l b P O I C q l -?l t v P t v A y ?A C b w A q A q l -?l w A o ?w q l -?l ? (?)?P ?w q l (Degree of Ionization)?C P q l ]P A p 0.1%¨100%3A q A b PECVD q v p 1%?A ~n D V A p a e B W n D A [W b u N K q o A PECVD l h C q F (2)|H ~A i A q n l h q l D E ~h y D A O E o A l A o ?E o A w A e A M l C K v T F l A ]v T C O p 1 torr ?é?A q l i H n A l h ]n q l h A p A o (q ? ε ? λi )?p q l (q ? ε ? λe )?A l A i g G = 1/2mv 2 = 3/2kT H C A l C q l A a q l B l A L L k q [t A B b C P q l l I W v C A (·)?P C H C q O B O A A O ]t T ?P B P l w A C b (>100 torr)?h q l B l M l I W c A l q i H A o T ?l A ]i F K?C C q N O i b C i D q s ~i C q J q q A A W D E o l B l B l M l A P i b e - + Ar Ar + h ν (3) Ar* e - + Ar + Ar + h ν (2)
低温等离子体技术简介 低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到气体的放电电压时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。 低温等离子体的产生途径很多，低温等离子体工业废气处理技术采用的放电形式为双介质阻挡放电 (Dielectric Barrier Discharge ，简称DBD)，该技术性能先进，运行稳定，获得广泛客户的认可。 装置示意图如图3-1所示。 介质阻挡放电是一种获得高气压下低温等离子体的放电方法，这种放电产生于两个电极之间。介质阻挡放电可以在0.1～10105Pa 的气压下进行，具有辉光放电的大空间均匀放电和电晕放电的高气压运行的特点。整个放电是由许多在空间和时间上随机分布的微放电构成，这些微放电的持续时间很短，一般在10ns 量级。介质层对此类放电有两个主要作用：一是限制微放电中带电粒子的运动，使微放电成为一个个短促的脉冲；二是让微放电均匀稳定地分布在整个面状电极之间，防止火花放电。介质阻 图3-1 介质阻挡放电示意图 交流高电压发生器高压电极 介质放电间隙 接地电极
挡放电由于电极不直接与放电气体发生接触，从而避免了电极的腐蚀问题。 介质阻挡放电等离子体技术具有以下优点： ①介质阻挡放电产生的低温等离子体中，电子能量高，几乎可以和所有的恶臭气 体分子作用。 ②反应快，不受气速限制。 ③采用防腐蚀材料，电极与废气不直接接触，根本上解决了设备腐蚀问题。 ④只需用电，操作极为简单，无需派专职人员看守，基本不占用人工费。 ⑤设备启动、停止十分迅速，随用随开，不受气温的影响。 ⑥气阻小，工艺成熟。 低温等离子体净化工业废气的工作原理: 等离子体中能量的传递大致如下： 图3-2 等离子体中能量传递图 介质阻挡放电过程中，电子从电场中获得能量，通过碰撞将能量转化为污染物分子的内能或动能，这些获得能量的分子被激发或发生电离形成活性基团，同时空气