微波等离子体的静电探针测试系统的研究设计

论文摘要

近年来,微波等离子体技术越来越受到人们的关注,微波等离子体具有电离度高、电子密度高、工作气压范围宽以及无电极污染等优点,在化学气相沉积,等离子体表面处理技术,刻蚀技术,离子源等方面获得了广泛的应用。而应用效果的好坏直接与等离子体的电子、离子密度,能量分布等参数特性相关,其次微波等离子体设备的改进及最佳工作条件的确定也要通过等离子体测量结果来实现。因此,准确可靠地测量等离子体参数不仅对等离子体基础研究,而且对等离子体应用工艺技术的改进也十分重要。由于微波等离子体的特殊性,目前国内外对微波等离子体参数测试技术的研究远远落后于其应用方面的研究。针对该问题,本文在分析了微波等离子体特性及各种等离子体诊断方法的基础上设计了一种新型的朗缪尔静电探针,针对传统的等离子体测试系统及测试手法,引入自动化测量技术,计算机及集成单片机技术设计了一个新的等离子体测试系统,经实验测试效果较好。本论文的主要内容为:1.设计了一种新型的朗缪尔静电探针,很好地解决了真空密封,微波泄漏等问题,分析了静电探针使用中的几个问题并提出了解决方法。2.设计了以集成单片机ADuC845为中心的扫描电压及信号检测电路,并编写了相关单片机程序。3.运用delphi7.0编写了上位机软件。4.应用设计的测试系统,在微波等离子体CVD系统上进行实验,得到并分析实验结果,提出系统改进思想。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 微波等离子体的概述
• 1.1.1 微波等离子体的产生及其特点
• 1.1.2 微波等离子体的应用
• 1.1.2.1 薄膜制备技术
• 1.1.2.2 刻蚀技术
• 1.1.2.3 热解技术
• 1.2 微波等离子体参数测试方法研究现状
• 1.2.1 静电探针法
• 1.2.2 光谱法
• 1.2.2.1 发射光谱法
• 1.2.2.2 激光诱导荧光法
• 1.2.3 质谱法
• 1.3 开发此系统的研究意义
• 1.4 本论文的主要内容
• 第二章 静电探针工作原理
• 2.1 静电探针工作中的几个重要概念
• 2.2 静电探针的工作原理
• 2.2.1 静电单探针的工作原理
• 2.2.2 静电双探针的工作原理
• 2.3 探针测试中应注意的几个问题
• 2.3.1 探针的工作区间
• 2.3.2 探针污染
• 2.3.3 探针表面温升
• 2.3.4 磁场对探针的影响
• 2.3.5 时间响应
• 2.3.6 二次电子发射
• 2.4 本章小结
• 第三章 静电探针测试系统的设计
• 3.1 系统总体设计
• 3.1.1 系统框图
• 3.1.2 系统设计指标及要求
• 3.2 静电探针的设计
• 3.2.1 静电探针的基本设计依据
• 3.2.1.1 设计要点
• 3.2.1.2 探针材料的选择
• 3.2.1.3 探针的几何形状
• 3.2.2 探针结构的设计
• 3.3 系统硬件和软件设计
• 3.3.1 ADuC845单片机简介
• 3.3.2 扫描电源的设计
• 3.3.2.1 供电电路设计
• 3.3.2.2 D/A转换及波形调整
• 3.3.2.3 功率放大
• 3.3.3 探针电压及电流检测电路
• 3.3.4 光电隔离器
• 3.3.5 通信接口设计
• 3.3.6 高精度数据采集系统
• 3.3.6.1 ADuC845片上ADC简介
• 3.3.6.2 数据采集系统的设置
• 3.3.6.3 ADuC845单片机程序设计
• 3.3.7 上位机软件设计
• 3.3.7.1 Delphi简介
• 3.3.7.2 SPCOMM控件的介绍
• 3.3.7.3 上位机系统软件设计
• 3.3.7.4 数据处理
• 3.4 本章小结
• 第四章 静电探针测试系统的应用
• 4.1 测试实验说明
• 4.2 实验结果及分析
• 4.2.1 静电探针获取的伏安特性曲线
• 4.2.2 气压对等离子体参数的影响
• 4.2.3 微波功率对等离子体参数的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的成果