等離子清洗機的等離子體與材料表面如何相互作用？
文章導讀：等離子清洗機在實際應用中往往會使用不同的工藝氣體，所產生的等離子體會含有豐富多樣的活性粒子和高能量粒子，這些離子體和固體材料表面的相互作用對等離子體本身或對固體材料都有重要的意義。
等離子清洗機中等離子體中的粒子將能量傳遞給固體材料表面，同時給等離子體帶來大量的雜質。對固體材料來說，由于這些高能粒子的轟擊和傳遞的能量，使固體材料表面發(fā)生各種物理和化學反應，所以研究等離子體和固體材料表面的作用過程，對材料表面的改性、新材料和新工藝的探索都非常有幫助。
不同等離子體和各種固體材料表面的作用依賴于等離子體的物理參數、固體材料的種類、表面的結構和形態(tài)等因素，但等離子體和固體材料表面的作用僅發(fā)生在表層幾到幾十個納米（1納米=10Å）的深度，因而不會損傷基體的固有性能；而且可賦予材料表面新的實用性能，如抗靜電性、親水性、染色性（高分子材科）耐磨、耐腐蝕性（金屬材料）； 清洗、刻蝕，去膠等（半導體材料）；吸光性。
等離子清洗機去除金屬蓋板有機物
不同等離子體和各種固體材料表面的作用依賴于等離子體的物理參數、固體材料的種類、表面的結構和形態(tài)等因素，但等離子體和固體材料表面的作用僅發(fā)生在表層幾到幾十個納米（1納米=10Å）的深度，因而不會損傷基體的固有性能；而且可賦予材料表面新的實用性能，如抗靜電性、親水性、染色性（高分子材科）耐磨、耐腐蝕性（金屬材料）； 清洗、刻蝕，去膠等（半導體材料）；吸光性。
等離子清洗機去除金屬蓋板有機物
等離子體與固體材料表面相互作用基本過程
1 等離子體和固體表面作用的物理過程
1-1吸附（Adsorption）與解吸（Desorption）
吸附和解吸附對于等離子過程是非常重要的，在很多情況下，它們中的一個或者另一個往往是表面過程的決定因素。
吸附源于入射分子與表面間的吸引力。吸附分為兩種：物理吸附是源于分子與表面的弱相互作用一一范德瓦爾斯力，物理吸附是放熱的，物理吸附的分子與表面的結合能非常弱，吸附后它們可以迅速地從表面進行擴散；當吸附原子或分子與表面原子形成化學鍵以后，便構成了化學吸附，此過程為強放熱過程。
在等離子體和固體材料表面接觸的界面上，電子、離子、光子及中性粒子將能量傳遞給被吸附在固體材料表面的原子或分子，使這些原子或分子克服吸附力(范德瓦爾斯力或化學鍵力)而解吸離開固體表面,，因此有離子解吸、電子解吸、中性粒子解吸和光解吸，除外還有非等離子體的熱解吸、聲解吸(超聲)。
1-2 濺射（Sputtering）
濺射的物理機理是動量的轉移過程，當高能離子或中性粒子（能量大于幾個電子伏特eV）和固體材料表面作用時，它們穿過固體材料表面和固體材料內部的晶格原子產生碰撞級聯，把能量傳遞給固體材料中的原子或分子，使固體材料內的原子或分子獲得高于結合能的動能，從固體材料表面濺射出來,，使雜質進人到等離子體中，濺射的產額與入射粒子種類、能量及靶材料種類有關。
如果入射粒子是離子，則一般來說濺射產額隨離子能量增高而直線上升，后逐漸緩慢達到極大值.。有些濺射出來的粒子在等離子體中經過多次碰撞, 又返回到固體材料表面，導致進一步的濺射,稱自濺射過程，這一過程中雜質具有更大的質量，其產額有時比原來的濺射更高。
1-3 注入（Implantation）
具有一定能量的離子或中性粒子，轟擊固體材料表面，打入固體材料內部與固體材料內的原子或分子結合，引起固體結構的變化，增加材料表面的分子量，也可使晶格損傷,，造成缺陷或非晶化等，如利用等離子體使離子注入金屬表面，提高材料的硬度、耐磨、耐腐蝕等性能.。離子注入的特點是注人能量和劑量可控, 以期取得表面改性的最佳效果。
1-4刻蝕（etching）
等離子清洗機中等離子體中粒子與表面原子或分子結合，生成揮發(fā)性的產物，從表面揮發(fā)掉，引起等離子體在固體表面的刻蝕，這個過程可以具有化學選擇性，即只從表面去除一種材料而不影響其他的材料；也可以是各項異性的，去除溝槽底部的材料而不影響側壁上同樣的材料。
1-5 復合
在三體碰撞中，正負帶電粒子碰撞復合，第三體便是固體壁(或固體表面)，固體壁加速了復合過程。
1-6 激發(fā)和電離
等離子體和固體表面相互作用時同樣存在激發(fā)和電離過程，尤其是在固體表面，被束縛在原子或分子的量子化的能級上的電子，受到光子或入射電子的轟擊后。會發(fā)射光電子，發(fā)射出的光電子的內能隨對應的能級不同而形成光電子譜。
2 等離子體和固體材料表面作用的化學過程
等離子體中的粒子將自身的能量傳遞給固體表面，誘發(fā)表面的原子或分子生成新的化學鍵，或者使原來的化學鍵斷裂；典型的鍵能只有幾個電子伏特（eV）。
1-1吸附（Adsorption）與解吸（Desorption）
吸附和解吸附對于等離子過程是非常重要的，在很多情況下，它們中的一個或者另一個往往是表面過程的決定因素。
吸附源于入射分子與表面間的吸引力。吸附分為兩種：物理吸附是源于分子與表面的弱相互作用一一范德瓦爾斯力，物理吸附是放熱的，物理吸附的分子與表面的結合能非常弱，吸附后它們可以迅速地從表面進行擴散；當吸附原子或分子與表面原子形成化學鍵以后，便構成了化學吸附，此過程為強放熱過程。
在等離子體和固體材料表面接觸的界面上，電子、離子、光子及中性粒子將能量傳遞給被吸附在固體材料表面的原子或分子，使這些原子或分子克服吸附力(范德瓦爾斯力或化學鍵力)而解吸離開固體表面,，因此有離子解吸、電子解吸、中性粒子解吸和光解吸，除外還有非等離子體的熱解吸、聲解吸(超聲)。
1-2 濺射（Sputtering）
濺射的物理機理是動量的轉移過程，當高能離子或中性粒子（能量大于幾個電子伏特eV）和固體材料表面作用時，它們穿過固體材料表面和固體材料內部的晶格原子產生碰撞級聯，把能量傳遞給固體材料中的原子或分子，使固體材料內的原子或分子獲得高于結合能的動能，從固體材料表面濺射出來,，使雜質進人到等離子體中，濺射的產額與入射粒子種類、能量及靶材料種類有關。
如果入射粒子是離子，則一般來說濺射產額隨離子能量增高而直線上升，后逐漸緩慢達到極大值.。有些濺射出來的粒子在等離子體中經過多次碰撞, 又返回到固體材料表面，導致進一步的濺射,稱自濺射過程，這一過程中雜質具有更大的質量，其產額有時比原來的濺射更高。
1-3 注入（Implantation）
具有一定能量的離子或中性粒子，轟擊固體材料表面，打入固體材料內部與固體材料內的原子或分子結合，引起固體結構的變化，增加材料表面的分子量，也可使晶格損傷,，造成缺陷或非晶化等，如利用等離子體使離子注入金屬表面，提高材料的硬度、耐磨、耐腐蝕等性能.。離子注入的特點是注人能量和劑量可控, 以期取得表面改性的最佳效果。
1-4刻蝕（etching）
等離子清洗機中等離子體中粒子與表面原子或分子結合，生成揮發(fā)性的產物，從表面揮發(fā)掉，引起等離子體在固體表面的刻蝕，這個過程可以具有化學選擇性，即只從表面去除一種材料而不影響其他的材料；也可以是各項異性的，去除溝槽底部的材料而不影響側壁上同樣的材料。
1-5 復合
在三體碰撞中，正負帶電粒子碰撞復合，第三體便是固體壁(或固體表面)，固體壁加速了復合過程。
1-6 激發(fā)和電離
等離子體和固體表面相互作用時同樣存在激發(fā)和電離過程，尤其是在固體表面，被束縛在原子或分子的量子化的能級上的電子，受到光子或入射電子的轟擊后。會發(fā)射光電子，發(fā)射出的光電子的內能隨對應的能級不同而形成光電子譜。
2 等離子體和固體材料表面作用的化學過程
等離子體中的粒子將自身的能量傳遞給固體表面，誘發(fā)表面的原子或分子生成新的化學鍵，或者使原來的化學鍵斷裂；典型的鍵能只有幾個電子伏特（eV）。
2-1 氧化
氧是強的氧化劑，當等離子體中有氧存在時，對固體表面發(fā)生氧化反應，生成氧化物或過氧化物。
2-2 還原
氫原子具有高的反應能力，也是強的還原劑，不僅可以使材料表面層的氧化物還原，而且往往能滲透到材料深層，使較深層的氧化物還原，例加可以將金屬氧化物中的金屬還原出來。
2-3分解和裂解
在等離子清洗機中等離子體作用下，材料表面分子發(fā)生分解、大分子產生斷裂、分子鍵斷裂和分子量降低等等。
2-4聚合
當等離子體中引入單體時，可在材料表面產生聚合反應，這種反應可以是在等離子體條件下生成聚合物沉積在固體表面，也可以是等離子體誘發(fā)在固體表面產生自由基，然后與單體結合，結合方式有分子鍵發(fā)生交聯、側鍵上接枝、官能團轉換或嵌斷聚合等。
3 等離子體與氣體分子相互作用過程
等離子清洗機中等離子體中含有大量的離子、電子，具有較高的活性，當氣體分子處于其中時，容易激發(fā)氣體分子反應, 產生新的物質，等離子體化學增強氣相沉積就是這樣一個過程（PECVD）。
親，如果您對等離子清洗機感興趣或者想了解更多詳細信息，歡迎點擊普樂斯的在線客服進行咨詢，或者直接撥打全國統一服務熱線400-816-9009，普樂斯恭候您的來電！
氧是強的氧化劑，當等離子體中有氧存在時，對固體表面發(fā)生氧化反應，生成氧化物或過氧化物。
2-2 還原
氫原子具有高的反應能力，也是強的還原劑，不僅可以使材料表面層的氧化物還原，而且往往能滲透到材料深層，使較深層的氧化物還原，例加可以將金屬氧化物中的金屬還原出來。
2-3分解和裂解
在等離子清洗機中等離子體作用下，材料表面分子發(fā)生分解、大分子產生斷裂、分子鍵斷裂和分子量降低等等。
2-4聚合
當等離子體中引入單體時，可在材料表面產生聚合反應，這種反應可以是在等離子體條件下生成聚合物沉積在固體表面，也可以是等離子體誘發(fā)在固體表面產生自由基，然后與單體結合，結合方式有分子鍵發(fā)生交聯、側鍵上接枝、官能團轉換或嵌斷聚合等。
3 等離子體與氣體分子相互作用過程
等離子清洗機中等離子體中含有大量的離子、電子，具有較高的活性，當氣體分子處于其中時，容易激發(fā)氣體分子反應, 產生新的物質，等離子體化學增強氣相沉積就是這樣一個過程（PECVD）。
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