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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 功能材料 » 基础研究 » 【求助】MPCVD等离子体熄灭问题
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allml100

新虫 (初入文坛)

[交流] 【求助】MPCVD等离子体熄灭问题 已有4人参与

这几天做实验发现：反应气源中加入甲烷以后，等离子体非常容易熄灭。特别是甲烷流量大时，工作气压大于2kPa时，等离子体就会熄灭。以前不通甲烷的时候工作气压5，6kPa都是OK的。现在反应气压只能在1kPa左右，而且等离子体很昏暗，没有以前那么亮，一不留神就灭。实在想不通，苦恼，求达人指点！
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1楼 2010-12-08 15:36:16
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allml100

新虫 (初入文坛)
木有人知道吗？
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2楼2010-12-10 13:46:49
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wudong863

金虫 (小有名气)

Coatingtech
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小木虫:)(金币+3):3q 2010-12-12 09:29:45
甲烷比较稳定吧。你的微波源是多少功率，频率的？
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材料分析测试技术群：101717240。
3楼2010-12-10 13:53:36
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love_nole

铁虫 (小有名气)
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小木虫:)(金币+10):3q 2010-12-12 09:29:28
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Originally posted by allml100 at 2010-12-08 15:36:16:
这几天做实验发现：反应气源中加入甲烷以后，等离子体非常容易熄灭。特别是甲烷流量大时，工作气压大于2kPa时，等离子体就会熄灭。以前不通甲烷的时候工作气压5，6kPa都是OK的。现在反应气压只能在1kPa左右，而且 ...

一般MPCVD的主导气体是氢气，你要是加甲烷的时候也要保证氢气的流量。因为产生辉光的能量不同（C-H ，H-H键能显然差别很大），所以CH4是不适合做主导气体的，在CH4/H2在生长石墨相的时候也就在20%，而且压强越高等离子体越容易熄灭，同时高压强会导致等离子体球的大幅度缩小，不过对高速同质外延生长金刚石是很有帮助的，还是要具体看你要做什么。你用的是MWCVD还是HFCVD？

[ Last edited by love_nole on 2010-12-11 at 01:26 ]
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4楼2010-12-11 01:24:39
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allml100

新虫 (初入文坛)
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Originally posted by love_nole at 2010-12-11 01:24:39:



一般MPCVD的主导气体是氢气，你要是加甲烷的时候也要保证氢气的流量。因为产生辉光的能量不同（C-H ，H-H键能显然差别很大），所以CH4是不适合做主导气体的，在CH4/H2在生长石墨相的时候也就在20%，而且压强 ...

可是要长石墨，必须保证比较高的碳氢比，我现在气压过了2kPa等离子体就会灭...我想问问可不可以通点氦气或氩气让等离子体稳定些?
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5楼2010-12-12 16:31:00
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love_nole

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小木虫:)(金币+10):3q 2010-12-13 05:52:05
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Originally posted by allml100 at 2010-12-12 16:31:00:




可是要长石墨，必须保证比较高的碳氢比，我现在气压过了2kPa等离子体就会灭...我想问问可不可以通点氦气或氩气让等离子体稳定些?

我接触到的，加入惰性气体做主导气体一般分为两种情况：一种就是很简单的用惰性气体做保护气，这个很好理解；还有一种情况是降低等离子体H的含量生长尺寸更小的超纳米金刚石，这个是很经典的方法。等离子体H对于碳材料生长时的最明显的作用是以更快的速度刻蚀sp2相，一般情况刻蚀速率V对于sp2/sp3=10/1。所以对于金刚石生长H2含量大些质量好，而对于在H等离子体中要得到石墨相，常见的是碳管，这里涉及到等离子体温度的问题和衬底的选择，温度低是不适合sp3相生长的，对于析碳衬底（纳米尺寸的Ni，Fe或者它们的化合物）是常见的长碳纳米管的择优衬底。
总的来说，在H等离子体中sp2和sp3相存在竞争关系，他们的重要影响因素是碳氢比，温度和衬底。所以不要追求一个影响因素带来的结果。一般长石墨相可以不用H等离子啊，对H等离子体有什么特殊需要么？

P.S：PECVD是等离子体增强法化学沉积，常见的是MPCVD微波法和HFCVD热灯丝法，如果是是在文献中看到用PECVD生长石墨相的话很可能只是用到了PECVD这个腔体本身，因为PECVD一般样品托（放置衬底的）是可以被加热的，只不过借助此仪器加热控温和流量可控来做石墨生长，并不加H等离子体。你好好看看实验细节里面到底提没提H2 plasma。如果你的样品托是不能被加热，热源只能来自等离子体的话，建议你改进装置。

[ Last edited by love_nole on 2010-12-12 at 18:33 ]
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6楼2010-12-12 18:30:14
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allml100

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Originally posted by love_nole at 2010-12-12 18:30:14:


我接触到的，加入惰性气体做主导气体一般分为两种情况：一种就是很简单的用惰性气体做保护气，这个很好理解；还有一种情况是降低等离子体H的含量生长尺寸更小的超纳米金刚石，这个是很经典的方法。等离子体H对 ...

楼上牛人啊！前面说了长石墨可以不用H等离子体，但是CH4又不适合做主导气体，我只想知道怎么样才能让等离子稳定些？
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7楼2010-12-13 10:50:39
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love_nole

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Originally posted by allml100 at 2010-12-13 10:50:39:



楼上牛人啊！前面说了长石墨可以不用H等离子体，但是CH4又不适合做主导气体，我只想知道怎么样才能让等离子稳定些？

听你的描述感觉你是在微波等离子体中做的，你想要在高浓度CH4(>20%)并有H2等离子体的条件下长石墨又想让等离子稳定基本实现不了，你可以尝试加Ar等来部分取代H，但是Ar气的起辉条件比H2更难。我曾经尝试过用微波法Ar做主导气体，辉光不仅不稳定，而且是环状辉光，根本无法将辉光集中到样品台上，至于灯丝法Ar做主导气体我没有尝试过，你可以自己摸索一下你们实验室仪器氩气起辉和保证辉光形状良好并稳定的条件。
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8楼2010-12-13 14:06:13
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allml100

新虫 (初入文坛)
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Originally posted by love_nole at 2010-12-13 14:06:13:

听你的描述感觉你是在微波等离子体中做的，你想要在高浓度CH4(>20%)并有H2等离子体的条件下长石墨又想让等离子稳定基本实现不了，你可以尝试加Ar等来部分取代H，但是Ar气的起辉条件比H2更难。我曾经尝试过用 ...

嗯，是在微波等离子体中做的。我现在想通过调节微波的耦合来试试能不能让等离子体稳定些...
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9楼2010-12-13 17:01:15
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love_nole

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Originally posted by allml100 at 2010-12-13 17:01:15:



嗯，是在微波等离子体中做的。我现在想通过调节微波的耦合来试试能不能让等离子体稳定些...

微波的耦合主要是使Reflection不至于过高而损害微波源自身的。
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10楼2010-12-13 18:00:46
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