大气压等离子体射流放电参数对沉积氧化钛薄膜特性的影响

大气压等离子体增强化学气相沉积(AP-PECVD)功能薄膜技术受到广泛的关注,但等离子体的作用机理仍有待进一步探讨.利用针-板电极大气压电晕 Ar等离子体射流,在不同放电频率条件下,对单、双脉冲的放电参数及沉积TiO2 薄膜的性质进行比较,阐明了脉冲放电特性对等离子体参数和 TiO2 薄膜生长的影响,进而推断AP-PECVD中等离子体的作用机理.结果表明:单个电压周期内,放电电流呈稳定的单脉冲或双脉冲,电晕等离子体射流区域呈均匀弥散分布,沉积的氧化钛薄膜均匀致密;其他条件相同的情况下,双脉冲放电极间平均耗散功率、等离子体气体温度大于单脉冲放电,并且等离子体区域发光显著增强,发射光谱计算得到大气压等离子体射流电子激发温度约 8000 K,双脉冲等离子体射流电子温度略高于单脉冲等离子体射流.对于薄膜生长,双脉冲放电薄膜沉积速率比单脉冲放电大,沉积的薄膜更加致密,亲水性更强.由于等离子体参数上的差异,在钛酸异丙酯解离过程和TiO2 薄膜形成时的表面扩散过程中,双脉冲等离子体射流比单脉冲射流贡献更大,有利于快速沉积更致密、亲水性更高的氧化钛薄膜.