Mikrowelleninduziertes Plasma ist ein faszinierender Prozess, der die Erzeugung und Manipulation von Plasma mit Hilfe von Mikrowellen, typischerweise mit einer Frequenz von 2,45 GHz, umfasst.
Wie funktioniert mikrowelleninduziertes Plasma? Die 6 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Erzeugung von Mikrowellen
Die Mikrowellen werden von Geräten wie Magnetrons oder Klystrons erzeugt.
Diese Mikrowellen werden dann durch ein Quarzfenster in eine Vakuumkammer geleitet.
2. Gaseinleitung und Kontrolle
Ein Gaszufuhrsystem, das mit Massendurchflussreglern ausgestattet ist, leitet und regelt den Gasfluss in die Vakuumkammer.
Dieses Gas wird durch die Mikrowellen ionisiert und bildet ein Plasma.
3. Plasmabildung und -manipulation
Die Mikrowellen ionisieren das Gas und erzeugen ein Plasma.
Dieses Plasma ist aufgrund der hohen Energie der Elektronen (1-20 eV), die wesentlich höher ist als die typischen 0,025 eV bei Raumtemperatur, sehr reaktiv.
Diese hohe Energie ermöglicht es den Elektronen, Gasmoleküle zu ionisieren und zu dissoziieren, wodurch eine chemisch reaktive Umgebung entsteht.
4. Anwendung des Plasmas
Das Plasma wird eingesetzt, um chemische Reaktionen zu fördern und Substratoberflächen zu verändern.
Bei Verfahren wie der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD) erhöht das Plasma die Abscheidungseffizienz und kann zur Bildung hochwertiger dünner Schichten bei niedrigen Temperaturen führen.
Die Energie des Plasmas trägt auch zur Erwärmung der Substrate bei, was für verschiedene Anwendungen wie die Diamantsynthese entscheidend ist.
5. Steuerung und Überwachung
Die Temperatur des Substrats wird durch Thermoelemente gesteuert und überwacht, um sicherzustellen, dass es während der Prozesse wie der Abscheidung auf der gewünschten Temperatur bleibt.
6. Fortgeschrittene Techniken
Verfahren wie die Mikrowellen-Elektronenzyklotron-Resonanz-Plasma-unterstützte chemische Gasphasenabscheidung (MWECR-PECVD) nutzen den Zyklotron-Resonanzeffekt von Elektronen in Mikrowellen und Magnetfeldern zur Bildung eines hochaktiven und dichten Plasmas.
Dies ermöglicht die Bildung hochwertiger dünner Schichten unter Vakuumbedingungen bei niedrigen Temperaturen.
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