等离子体源可分为三大类:微波、射频和直流。每种类型的工作频率不同,具有独特的应用和机制。
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微波等离子体:这种类型在 2.45 千兆赫左右的高电磁频率下工作。微波等离子体尤其适用于合成碳材料,如钻石、碳纳米管和石墨烯。高频率可使气体有效电离,从而形成对合成这些材料至关重要的活性物种。
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射频等离子体:射频等离子体的工作频率约为 13.56 MHz,广泛应用于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等工艺中。在等离子体增强化学气相沉积过程中,外部能源使原子和分子电离,从而产生等离子体。射频能量用于在受控环境中维持等离子体状态,通常是在反应室中。这种类型的等离子体由不同频率(包括射频)的放电产生,根据使用的特定频率,可产生不同类型的等离子体。
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直流(DC)等离子体:直流等离子体是使用高压直流发生器产生的,通常高达 1,000 伏。这种等离子体通常用于等离子(离子)渗氮和渗碳等工艺,渗氮的温度范围从 1400°F (750°C) 到 2400°F (1100°C)。直流等离子体在等离子炉内形成辉光放电,促进这些工艺所需的化学反应。
除了这些主要类型外,还可以使用音频(10 或 20 kHz)产生等离子体,不过这种方法并不常见。等离子源的选择取决于应用的具体要求,包括所需的反应速率、温度和加工材料的类型。每种等离子体源都有自己的优势和局限性,因此适用于不同的工业和研究应用。
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