Die Dichte der Plasmamaterie kann je nach der Methode der Plasmaerzeugung und den Bedingungen, unter denen sie erzeugt wird, stark variieren.
Plasma kann durch seinen Ionisierungsgrad charakterisiert werden, der von schwach ionisiert (wie in kapazitiven Plasmen) bis hin zu vollständig ionisiert reicht.
Die Dichte des Plasmas wird in der Regel in Teilchen pro Kubikzentimeter (cm^-3) gemessen.
5 Schlüsselfaktoren, die Sie kennen sollten
1. Plasmen mit niedriger Dichte
Kapazitive Plasmen, die häufig in Verfahren wie der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD) verwendet werden, sind in der Regel schwach ionisiert.
In diesen Plasmen ist die Ionisierung begrenzt, was zu niedrigeren Dichten führt.
Die Ausgangsstoffe in diesen Plasmen sind nicht stark dissoziiert, was zu geringeren Abscheidungsraten und insgesamt niedrigeren Plasmadichten führt.
2. Plasmen mit hoher Dichte
Plasmen hoher Dichte können mit induktiven Entladungen erzeugt werden, bei denen ein Hochfrequenzsignal ein elektrisches Feld in der Entladung induziert, das die Elektronen im gesamten Plasma und nicht nur am Mantelrand beschleunigt.
Mit dieser Methode können sehr viel höhere Plasmadichten erreicht werden, die für Prozesse, die hohe Abscheidungsraten oder einen hohen Grad an Dissoziation von Vorläufersubstanzen erfordern, unerlässlich sind.
3. Andere Techniken für hochdichte Plasmen
Elektronenzyklotronresonanzreaktoren und Helikonwellenantennen sind weitere Techniken zur Erzeugung von Entladungen mit hoher Dichte.
Bei diesen Methoden werden hohe Anregungsleistungen, oft 10 kW oder mehr, eingesetzt, um das Plasma mit hoher Dichte zu erzeugen und aufrechtzuerhalten.
4. DC-Entladung in elektronenreicher Umgebung
Eine weitere Methode zur Erzeugung von Plasmen hoher Dichte ist die Gleichstromentladung in einer elektronenreichen Umgebung, die in der Regel durch thermionische Emission von erhitzten Glühfäden erreicht wird.
Diese Methode führt zu einem Plasma mit hoher Dichte und niedriger Energie, das für die epitaktische Abscheidung mit hohen Raten in LEPECVD-Reaktoren (Low-Energy Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) geeignet ist.
5. Kalte Plasmadichte
Kaltes Plasma oder Nichtgleichgewichtsplasma ist dadurch gekennzeichnet, dass Elektronen bei sehr hohen Temperaturen (über 10.000 K) vorhanden sind, während neutrale Atome bei Raumtemperatur bleiben.
Die Dichte der Elektronen in kaltem Plasma ist im Allgemeinen gering im Vergleich zur Dichte der neutralen Atome.
Kalte Plasmen werden in der Regel durch Anwendung von elektrischer Energie auf inerte Gase bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck erzeugt, was sie für verschiedene Anwendungen zugänglich und erschwinglich macht.
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