誘導結合型プラズマによるシリコンカーバイド合成中の反応解析

使用感应耦合等离子体合成碳化硅期间的反应分析

基本信息

批准号：
00J10511
负责人：
岡田有史
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は,プラズマフレームの最も輝度の高い部位(原料ガスの分解が支配的であると考えられた高さ)に関して,C_2分子の回転温度測定の他に,Si原子の発光スペクトルの相対強度からの励起温度測定,H_β線の半値全幅からの電子密度測定をそれぞれ行った.また,石英ガラス製反応管を改良し,プラズマの尾炎部に関しても発光を分光計測した.尾炎部の計測では,原料ガスのCH_4/SiH_4モル比を1.0に固定した.Si原子の強い発光スペクトルはほとんど200〜250nm付近の領域にあるため,相対強度のAbel変換の前に,石英ガラス及びその外側を流れる冷却水による光の吸収の影響を見積り,これまでに得られていたSi原子のガス温度の値及びC_2の回転温度(約4000K)を考慮して,実験で得られたスペクトルの強度の補正を行った.得られた励起温度の半径方向のプロファイルはC_2の回転温度の半径方向プロファイルと類似したものであった.H_β線は波形全体をAbel変換して半値全幅を算出した.それらの値から,Arの励起温度を考慮して電子密度を算出した.その結果,電子密度はプラズマの中心から約8mm離れた部位で最大となり,その値はおよそ8×10^<14>cm^<-1>であった.これは,大気圧の誘導結合型プラズマについて他で測定されている電子密度の値を考えると妥当性のある結果と考えられる.しかしながら電子密度の半径方向プロファイルはArの励起温度のそれとは異なり,化学平衡からのずれが示唆された.このことは,平衡組成の計算結果や代表的な原子スペクトルの精密な半径方向の強度分布からも支持された.プラズマの尾炎部では発光強度の変動が全体的に大きかったが,粉末が生成している高さにおいてもSi原子の発光スペクトルが依然として強く現れていることがわかった.その一方で,C原子の発光スペクトルはほとんど見られず,生成する粉末に炭素が多く含まれている可能性が示唆された.また,SiC_2の発光と見られる弱い発光スペクトルの検出にも成功した.

在这个财政年度，关于等离子体框架的最高亮度部分（高度通过源气的分解而占主导地位），除了测量C_2分子的旋转温度，从SI原子和电子密度测量的相对强度的相对强度从H__β的一半最大值的最大宽度的宽度宽度的相对强度开始。此外，还改善了石英玻璃反应管，并通过光谱测量了等离子体的尾火部分的发射。在测量尾火部分时，源气体的CH_4/SIH_4摩尔比固定为1.0。 Strong emission spectra of Si atoms of Si atoms Since it is mostly in the area around 200-250 nm, before the Abel conversion of relative strength, the effect of light absorption by the quartz glass and the cooling water flowing outside of it was estimated, and the intensity of the spectral obtained in the experiment was corrected, taking into account the previously obtained gas temperature values of Si atoms and the rotation temperature of C_2 (approximately 4000 K).获得的激发温度的径向轮廓与C_2旋转温度的径向轮廓相似。 H_β射线是整个波形和半价值的ABEL转换。计算总宽度。从这些值中，考虑了AR的激发温度，计算出电子密度。结果，电子密度是距离等离子体中心约8毫米的位置最大的，其值约为8×10^<14> cm^<-1>。鉴于在大气压下在其他地方测量的电子密度值在其他地方测量了电感耦合的等离子体，这被认为是合理的结果。但是，电子密度的径向谱与AR的激发温度的径向不同，表明与化学平衡存在偏差。计算平衡组成和典型原子光谱的精确径向强度分布的结果也支持了这一点。尽管在血浆的尾火截面中，发射强度的总体波动很大，但发现Si原子的发射光谱即使在产生粉末的高度也很强。另一方面，几乎看不到C原子的发射光谱，这表明产生的粉末中含有大量碳。此外，据信薄弱的发射光谱也被成功检测到了SIC_2的发射。