等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積爐(PECVD)技術(shù)是借助于輝光放電等離子體使含有薄膜組成的氣態(tài)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而實現(xiàn)薄膜材料生長的一種新的制備技術(shù)。由于PECVD技術(shù)是通過應(yīng)氣體放電來制備薄膜的,有效地利用了非平衡等離子體的反應(yīng)特征,從根本上改變了反應(yīng)體系的能量供給方式。一般說來,采用PECVD技術(shù)制備薄膜材料時,薄膜的生長主要包含以下三個基本過程:
首先,在非平衡等離子體中,電子與反應(yīng)氣體發(fā)生初級反應(yīng),使得反應(yīng)氣體發(fā)生分解,形成離子和活性基團(tuán)的混合物;
其二,各種活性基團(tuán)向薄膜生長表面和管壁擴(kuò)散輸運(yùn),同時發(fā)生各反應(yīng)物之間的次級反應(yīng);
后,到達(dá)生長表面的各種初級反應(yīng)和次級反應(yīng)產(chǎn)物被吸附并與表面發(fā)生反應(yīng),同時伴隨有氣相分子物的再放出。
具體說來,基于放電方法的PECVD技術(shù),能夠使得反應(yīng)氣體在外界電磁場的激勵下實現(xiàn)電離形成等離子體。在放電的等離子體中,電子經(jīng)外電場加速后,其動能通??蛇_(dá)10eV左右,甚至更高,足以破壞反應(yīng)氣體分子的化學(xué)鍵,因此,通過高能電子和反應(yīng)氣體分子的非彈性碰撞,就會使氣體分子電離(離化)或者使其分解,產(chǎn)生中性原子和分子生成物。正離子受到離子層加速電場的加速與上電極碰撞,放置襯底的下電極附近也存在有一較小的離子層電場,所以襯底也受到某種程度的離子轟擊。因而分解產(chǎn)生的中性物依擴(kuò)散到達(dá)管壁和襯底。這些粒子和基團(tuán)(這里把化學(xué)上是活性的中性原子和分子物都稱之為基團(tuán))在漂移和擴(kuò)散的過程中,由于平均自由程很短,所以都會發(fā)生離子-分子反應(yīng)和基團(tuán)-分子反應(yīng)等過程。到達(dá)襯底并被吸附的化學(xué)活性物(主要是基團(tuán))的化學(xué)性質(zhì)都很活潑,由它們之間的相互反應(yīng)從而形成薄膜。