Radiofrekvenční plazma (RF plazma)

Základní vlastnosti plazmatu

Z fyzikálního hlediska je definice „plazmy“:

Elektricky neutrální, vysoce ionizovaný plyn složený z iontů, elektronů a neutrálních částic. Je to stav hmoty, který je považován za odlišný od pevných látek, kapalin a běžných plynů.

Stav hmoty, ve kterém byly některé nebo všechny elektrony odděleny od svých mateřských atomů. Záporně nabité elektrony a kladně nabité ionty se pohybují nezávisle. Plazma je často spojována s extrémně vysokými teplotami. Například většina Slunce je tvořena plazmou.

Plazma je plyn s nízkou hustotou složený z elektronů, kladných iontů a neutrálních částic a celkový výkon je elektricky neutrální, což je považováno za čtvrté skupenství hmoty. Přísně vzato, téměř všechny plyny ve vesmíru lze nazvat „plazma“, i když pouze malá část atomů je ionizována, když je teplota nižší než asi 726,85 stupně. Velmi nízká hustota v prostoru umožňuje elektronům cestovat bez větších překážek, takže prostor je téměř dokonalým vodičem elektřiny. Přestože se elektrické náboje mohou volně pohybovat, v průměru je kosmické plazma vždy neutrální, a to i ve velmi malém objemu (řekněme milion kilometrů). Plazma ve vesmíru je prostoupena magnetickým polem.

0040-09963 POSTAVEC,150MM PLOCHÝ,IS,NI LIFT2,HVCEN

Jak vzniká plazma

Plazma s excitační frekvencí 40 kHz je ultrazvukové plazma: fyzikální reakce;

Plazma s excitační frekvencí 13,56MHz je radiofrekvenční plazma: fyzikální reakce + chemická reakce;

Plazma s excitační frekvencí 2,45 GHz je mikrovlnné plazma: chemická reakce.

 

RF (Radio Frequency) výkon je široce používán při výrobě plazmy, zejména v aplikacích, jako je výroba polovodičů, povrchová úprava a plazmové leptání. Zde je jednoduché vysvětlení toho, jak vysokofrekvenční energie vytváří plazmu:

RF generátor: Proces začíná RF generátorem, který vyrábí vysokofrekvenční střídavý proud (AC).

Elektroda: Tato vysokofrekvenční energie je přiváděna do elektrody uvnitř vakuové komory. Konfigurace těchto elektrod se může lišit, ale obvykle je jedna elektroda napájena (připojena k RF generátoru) a druhá je uzemněna.

Elektrické pole: Aplikace RF energie vytváří oscilující elektrické pole mezi elektrodami. S rostoucím napětím roste i síla elektrického pole.

Ionizace: V přítomnosti plynů, jako je argon, kyslík nebo dusík v komoře, silné elektrické pole ionizuje molekuly plynu. Elektrony v atomech plynu získávají dostatek energie, aby unikly svým atomovým orbitalům, což vede k produkci iontů a volných elektronů.

Srážka a excitace: Volné elektrony získávají kinetickou energii z elektrického pole a rychle se pohybují plynem. Tyto elektrony se srážejí s jinými atomy plynu, aby je dále ionizovaly a produkovaly více volných elektronů a iontů v řetězové reakci. Tento proces je známý jako srážková ionizace.

Tvorba plazmy: Jak tento proces pokračuje, hustota iontů a elektronů se zvyšuje, což vede k tvorbě plazmatu – skupiny nabitých částic, které jsou obecně elektricky neutrální, ale vysoce reaktivní.

Údržba plazmy: K udržení elektrického pole, udržení procesu ionizace a udržení stabilního stavu plazmy je nezbytný nepřetržitý přísun vysokofrekvenční energie. Frekvenci a úroveň výkonu RF signálu lze upravit tak, aby řídily charakteristiky plazmy.