Pecvd简介
PECVD设备介绍
PECVD设备介绍PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）即等离子体增强化学气相沉积技术，是一种常用于制备薄膜的工艺方法。
该方法利用等离子体激活气体分子，使其在室温下与固体表面反应，形成薄膜。
PECVD设备是实现PECVD技术的关键设备之一，本文将对PECVD设备的工作原理、主要组成部分和应用领域进行详细介绍。
【工作原理】PECVD设备主要由气体输送系统、真空系统、等离子体激发系统、基底加热系统和反应室组成。
其工作原理是将气体通过气体输送系统进入反应室，然后通过真空系统将反应室抽成高真空状态，再利用等离子体激发系统将气体分子激发形成等离子体，最后将等离子体中的活性物种沉积在基底上，形成薄膜。
【主要组成部分】1.气体输送系统：由气体缸、气体流量计和气体控制阀等组成，用于控制和输送反应气体。
2.真空系统：由机械泵和分子泵等组成，用于将反应室抽成高真空状态，以保证薄膜质量。
3.等离子体激发系统：主要包括高频电源、等离子体发生器和电极等，用于产生等离子体并激发气体分子。
4.基底加热系统：由加热源和温度控制器等组成，用于加热基底，提供合适的反应条件。
5.反应室：是进行气体反应的空间，通常采用石英制成，具有良好的耐高温、耐腐蚀性能。
【应用领域】1.半导体器件制备：PECVD设备可用于生长SiO2、SiNx等材料，用于制备MOSFET等半导体器件的绝缘层和通道层。
2.光伏电池制备：PECVD设备可用于制备非晶硅、多晶硅等薄膜，用于制备光伏电池的光吸收层和透明导电层。
3.平板显示器制备：PECVD设备可用于制备低温多晶硅薄膜，用于制备薄膜晶体管面板的薄膜电晶体。
4.光学涂层制备：PECVD设备可用于制备SiO2、Si3N4等材料，用于制备抗反射膜、硬质涂层、光学滤波器等光学涂层。
5.纳米材料合成：PECVD设备可用于合成纳米碳管、纳米颗粒等纳米材料，应用于传感器、催化剂等领域。
PECVD简介
PECVD简介太阳能电池的作用是实现光-电转换过程，限制这一过程转换效率的一个重要方面是光子利用率，提高光子利用率的即是降低光反射率，通过硅片表面制绒的方式可以使单晶和多晶的反射率降低至13%和23%以下，反射率仍然较高。
通过光学镀膜的方法可以有效的降低这一数值，增加光生载流子的数量；在镀膜的同时反应气体产生的H+可以有效的钝化硅片表面的悬挂键，使得表面陷阱减少，提高少数载流子的寿命。
1. PECVD的作用在太阳能电池中，PECVD工序主要有两方面的作用，一是制备减反膜，二是钝化作用。
1.1 减反射原理PECVD全称是等离子体增强化学气相沉积，其原理的在脉冲电压的作用下，气体辉光放电产生的低温等离子体增强反应物质的化学活性，促进了气体间的化学反应，从而使得反应在较低温度下得以进行，其反应式不再赘述，在基底上沉积的原子团主要是NSix：H，其折射率在1.9~2.5之间，在硅片（3.4）与空气（1.0）之间形成折射率梯度，根据光学反射公式，这一折射率梯度可以降低整体的反射率：当薄膜的厚度降低到光子波长数量级的时候，光子主要呈现波动性，在薄膜的上下表面反射的光子会产生光的干涉。
通过通俗的例子来说明这一现象在大学物理实验中，如果一束激光通过透镜扩束变为一束平行光，照射到一个倾斜角度很小的斜面上，在上表面会出现干涉条纹，这是由于厚度不同上下表面的光程差不同，因此其干涉效果也不同。
由于激光的相干长度很长，所以在相当大的厚度差内仍然能够观察到光的干涉。
在平时的观察中，水上的油膜或肥皂泡等在厚度很薄的时候呈现一定的色彩，这也是由于薄膜干涉造成的。
其色彩的成因我们解释如下：在薄膜上下表面进行干涉的时候，假设上表面振幅为A，下表面振幅为B，相位差为4πnd/λ，当厚度不同时，对于自然的复色光而言，不同波长的光在上下表面的相位差不同，因此会呈现相长或相消干涉，公式推导较为繁琐，通过图像说明如下，图1 图2 以上图1为不同厚度氮化硅的反射率曲线。
PECVD镀膜技术简述
PECVD在反应过程中，利用辉光放电产生的等离子体对薄膜进行轰击， 有效降低了杂质和气体分子的沾污，提高了薄膜的纯净度。
03
薄膜附着力
由于PECVD技术中基材温度较低，避免了高温引起的基材变形和薄膜
附着力下降的问题，使得薄膜与基材之间具有更好的附着力。
生产效率
沉积速率
PECVD技术具有较高的沉积速率，能 够大幅缩短生产周期，提高生产效率。
自动化程度
批量生产能力
由于PECVD技术适用于大面积基材的 镀膜，因此在大规模生产中具有显著 的优势，能够满足大规模、高效的生 产需求。
PECVD设备通常采用自动化控制，能 够实现连续稳定生产，减少了人工干 预和操作时间。
适用材料
玻璃基材
PECVD技术适用于各种玻璃基材， 如浮法玻璃、导电玻璃、石英玻 璃等。
塑料基材
随着材料科学的发展，越来越多的 塑料材料被开发出来，而PECVD 技术也能够在一些特定的塑料基材 上进行镀膜。
其他材料
除了玻璃和塑料外，PECVD技术还 可以在陶瓷、金属等材料上进行镀 膜，具有广泛的适用性。
环保性
清洁生产
PECVD技术中使用的反应气体在反 应过程中被完全消耗，生成物为无害 的固体或气体，不会对环境造成污染 。
06
PECVD镀膜技术应用案 例
玻璃镀膜
总结词
利用PECVD技术在玻璃表面沉积功能膜 层，提高玻璃的物理和化学性能。
VS
详细描述
玻璃镀膜广泛应用于建筑、汽车、家电等 领域，通过PECVD技术，可以在玻璃表 面形成均匀、致密的膜层，提高玻璃的隔 热、防紫外线、防眩光等性能，同时还能 增强玻璃的耐候性和抗划伤性。
设备维护与清洁
PECVD
SLS系统：软着落系统，控制桨的上下，移动范围在 2—3厘米
PECVD设备结构
炉体：石英管、加热系统、冷却系统
石英管：炉体内有四根石英管，是镀膜的 作业区域，耐高温、防反应。
加热系统：位于石英管外，有五个温区。
PECVD设备结构
SiNA系统
设备核心
PECVD等离子体产生图例
面板介绍
面板介绍
工艺参数调节
影响PECVD的工艺参量
（1） 工作频率、功率 PECVD工艺是利用微波产生等离子体实现氮化硅薄膜沉积。微波一般工作频率为2.45GHz，功率范围为2600W— 3200W。高频电磁场激励下，反应气体激活，电离产生高能电子和正负离子，同时发生化学沉积反应。功率，频率 是影响氮化硅薄膜生长的重要因素，其功率和频率调整不好，会生长一些有干涉条纹的薄膜，片内薄膜的均匀性非 常差。 ①. 工作频率是影响薄膜应力的重要因素。薄膜在高频下沉积的薄膜具有张应力，而在低频下具有压应力。绝大多 数条件下，低频氮化硅薄膜的沉积速率低于高频率薄膜，而密度明显高于高频薄膜。所有条件下沉积的氮化硅薄膜 都具有较好的均匀性，相对来说，高频薄膜的沉积均匀性优于低频氮化硅薄膜。 在低频下等离子体的离化度较高，离子轰击效应明显，因此有助于去除薄膜生长中的一些结合较弱的原子团，在氮 化硅薄膜沉积中，主要是一些含氢的原子团，因此，低频氮化硅薄膜中的氢含量相对较低，薄膜的沉积速率也较低， 同时，离子轰击使薄膜致密化，使薄膜密度较大并表现出压应力。在高频下，由于离子轰击作用较弱，薄膜表现为 张应力。 近期的研究发现，氮化硅薄膜的腐蚀速率与应力有密切的关系，压应力对应于较低的腐蚀速率，而张应力对应于较 高的腐蚀速率。（消除应力的一种方法是采用两套频率不同的功率源交替工作，使总的效果为压缩应力和舒张应力 相互抵消，从而形成无应力膜。但此方法局限性在于它受设备配置的限制，必须有两套功率源；另外应力的变化跟 两个频率功率源作用的比率的关系很敏感，压应力和张应力之间有一个突变，重复性不易掌握，工艺条件难以控 制）。 ②. 功率对薄膜沉积的影响为：一方面，在PECVD工艺中，由于高能粒子的轰击将使界面态密度增加，引起基片特 性发生变化或衰退，特别是在反应初期，故希望功率越小越好。功率小，一方面可以减轻高能粒子对基片表面的损 伤，另一方面可以降低淀积速率，使得反应易于控制，制备的薄膜均匀，致密。另一方面，功率太低时不利于沉积 出高质量的薄膜，且由于功率太低，反应物离解不完全，容易造成反应物浪费。因此，根据沉积条件，需要选择合 适的功率范围。
PECVD简介
PECVD简介等离子体增强型化学气相沉积（简称PECVD），是一种在较低的压力下，利用电磁场产生放电，通过电子碰撞使通入气体分解成高活性的粒子，从而在气相和基板表面发生化学反应而沉积薄膜的方法。
PECVD技术可用于沉积非晶硅、微晶硅、硅锗、氮化硅等薄膜。
设备在叠层硅薄膜电池、硅基异质结（Hetero Junction）电池、OLED等领域有广泛运用。
理想能源PECVD设备具备以下特点∙等离子体稳定时间小于1s∙采用甚高频电源，极大提高沉积速率∙双层真空设计，保持稳定、清洁的成膜环境∙电极优化设计，薄膜均匀性指标达到5%∙无交叉污染∙适用于大面积生产及研发（第五代线尺寸）∙设备反应腔可同时叠层生产，有效提升产能∙控制系统的界面友善、操作简单、数据采集方便产品单腔室PECVD（PE-800TB）理想能源开发成功的单腔室研发设备（图一）适用于各高校、研究所及企业研发机构。
产品已成功通过客户的各项功能测试，交付使用。
产品特点：∙采用与理想能源量产设备相同的反应腔，研发工艺结果可直接导入大规模生产∙已开发出硅基叠层薄膜电池及异质结电池技术∙样机已运行3年，性能稳定、可靠多腔室PECVD（PE-800）产品特点：∙适用于硅基叠层薄膜电池生产，电池稳定效率超过11% ∙各反应腔之间电池效率偏差低于2%∙微晶硅晶化率可调范围：40%-80%∙设备年产能：o非晶/微晶硅叠层薄膜电池20MWo非晶硅单节薄膜电池30MW在线式单腔PECVD（HJ-1200）产品特点：∙重复、稳定、可靠，特别适用于高质量异质结晶体硅电池∙与客户合作完成异质结电池光电转换效率已经超过21.3%；∙本设备已在客户方投入量产；∙高产能：>1200片/小时（125mm*125mm）；∙甚高频（40MHz）等离子体源，基片损伤低；∙无移动原件射频匹配技术，等离子体稳定时间<0.5秒；∙在线式设计可同时满足研发和量产需求图三. 理想能源异质结电池非晶层生产设。
PECVD设备简介
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监测温度
通过温度计监测设备内部 的温度，确保温度达到工 艺要求并保持稳定。
气体通入
打开气体通入阀
打开通入阀，开始通入反应气体。
控制气体流量
通过流量计控制反应气体的流量， 确保气体流量达到工艺要求。
监测气体浓度
通过气体分析仪监测反应气体浓度， 确保气体浓度达到工艺要求。
放电与反应
启动放电系统
启动放电系统，开始进行放电操作。
应用领域
光伏产业
用于制备太阳能电池的 光电材料薄膜，如硅薄
膜、氮化硅薄膜等。
半导体产业
用于制备集成电路、微 电子器件等所需的高质
量薄膜材料。
光学产业
用于制备光学薄膜、增 透膜、反射膜等。
表面处理领域
用于提高材料表面的耐 磨性、耐腐蚀性和附着
力等性能。
02 PECVD设备组成
反应室
01
02
03
04
应用领域拓展
新材料研发
利用PECVD设备制备新型薄膜材料，探索其在新能源、光电子、生 物医学等领域的应用。
柔性电子
将PECVD设备应用于柔性电子产品的制造，如柔性显示、柔性电池 等，满足市场对可穿戴设备和便携式电子产品的需求。
纳米科技
利用PECVD设备制备纳米级薄膜材料，探索其在纳米电子、纳米光子、 纳米生物等领域的应用。
05 PECVD设备发展趋势与展 望
技术创新与升级
1 2 3
高效能
通过改进反应气体供给系统和优化反应条件，提 高PECVD设备的沉积速率和均匀性，从而提高生 产效率和产品质量。
智能化
引入自动化控制系统和人工智能技术，实现设备 智能化操作和实时监控，提高设备运行稳定性和 可靠性。
PECVD原理、组成及功能简介
谢谢观看
3 CVD化学气相沉积成膜过程
4 化学气相沉积的应用
5 PECVD组成及功能
尾气处理系统 （焚烧与喷淋）
电源发生器系统 （13.56MHz）
反应箱系统 （正负极板）
真空系统 （真空泵组合）
气体输运系统 （气瓶与管道）
5 PECVD组成及功能
1、电源发生器系统： 为产生Plasma的电子源，在两个极板之间产生一定频率的电 子，将由气体输运系统送入真空室的各种气体电离；如
2021
PECVD原理
半导体设备知识讲解
1 PECቤተ መጻሕፍቲ ባይዱD简介
PECVD：Plasma Enhanced-CVD，等离子体化学气相沉积；
PECVD技术是在低气压下，利用低温等离子体在工艺腔体的阴极上 （即样品放置的托盘）产生辉光放电，利用辉光放电（或另加发热体） 使样品升温到预定的温度，然后通入适量的工艺气体，这些气体经一 系列化学反应和等离子体反应，最终在样品表面形成固态薄膜。
2 等离子体概论
➢ 物质除了具有固态、液态、气态，还有具更高能量的等离子态，即物质 的第四态。等离子体是大量自由电子和离子组成的、整体上近似电中性 的物质状态。
➢ 获得方法 ：加热、燃烧、激光照射、冲击波、辉光放电 ➢ 辉光放电等离子体：两极间加上电压时，阴极发射出的电子在电场被加
速获得能量，与反应室中的气体原子或分子碰撞，使其分解、激发或电 离，这一方面产生辉光，另一方面在反应室中形成很多电子、离子、活 性基团以及亚稳的原子和分子等，在一定的区域中，粒子所带的正的和 负的总电荷相等，是一种等离子体。
PECVD简介及应用范围
PECVD
PECVD ( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ) 是指等离子体增强化学的气相沉积法。
是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。
为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积(PECVD).
使用范围
主要用于沉积SiO×、SiN×、SiON×、a-Si，是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。
在PECVD工艺中由于等离子体中高速运动的电子撞击到中性的反应气体分子，就会使中性反应气体分子变成碎片或处于激活的状态容易发生反应。
衬底温度通常保持在350℃左右就可以得到良好的SiOx或SiNx薄膜，可以作为集成电路最后的钝化保护层，提高集成电路的可靠性。
PECVD制膜的优、缺点及注意事项
优点：
（1）均匀性和重复性好，可大面积成膜
（2）可在较低温度下成膜
（3）台阶覆盖优良
（4）薄膜成分和厚度易于控制
（5）适用范围广
缺点：
（1）设备投资大、成本高，对气体的纯度要求高；
（2）涂层过程中产生的剧烈噪音、强光辐射、有害气体、金属蒸汽粉尘等对人体有害；
（3）对小孔孔径内表面难以涂层等；
（4）沉积之后产生的尾气不易处理。
注意事项：
（1）要求有较高的本底真空
（2）防止交叉污染
（3）原料气体具有腐蚀性、可燃性、爆炸性时，应采取必要的防护措施。
pecvd的工作原理
pecvd的工作原理
PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）是一种
利用等离子体增强的化学气相沉积技术。
它通过在高真空条件下，通过一个由电磁场激发的等离子体，在基板表面上沉积一层薄膜。
工作原理如下：
1. 选择气体：首先，选择合适的气体，通常是有机气体（例如甲烷、乙烯）和反应气体（例如氢气、氮气）。
这些气体将在反应室中混合并进入PECVD系统。
2. 创建等离子体：气体通入反应室后，通过加热或电离，或通过射频等离子体激发器，产生一个高能量的等离子体。
等离子体由电子、阳离子和充当基础单位的中性原子组成。
3. 气相反应：在等离子体的作用下，有机气体开始分解为活性物种，如自由基和离子。
这些活性物种可以与反应气体发生反应，形成沉积物的前体。
4. 沉积薄膜：活性物种将沉积在基板表面上，形成一层薄膜。
沉积过程中，基板通常会被加热，以提高沉积速率和改善薄膜的质量。
5. 控制沉积过程：沉积过程中，需要控制气体流量、功率密度、气体浓度和反应室压力等参数，以实现所需的沉积薄膜特性和均匀性。
6. 薄膜特性：PECVD可以沉积不同类型的薄膜，如氧化物薄膜、氮化物薄膜、硅薄膜等，这取决于所选择的气体和反应条件。
通过以上步骤，PECVD技术可以在基板表面沉积出具有一定特性的薄膜，广泛应用于集成电路、光学器件、薄膜太阳能电池等领域。
PECVD
PECVDPECVD（Plasma-enhanced chemical vapor deposition，离子增强化学气相沉积）技术是一种利用电离气体产生的等离子体来促进薄膜的形成的一种沉积技术。
该技术通常应用于太阳能光伏行业中的薄膜沉积过程中。
PECVD技术主要通过以下步骤实现薄膜的沉积。
首先，将需要沉积的衬底放置在反应室中，并对反应室进行抽真空处理，以确保环境中的杂质对沉积膜的质量没有干扰。
然后，通过导入合适的气体混合物进入反应室，以形成等离子体。
等离子体的产生可以通过高频电场或者微波辐射的方式实现。
接着，将待沉积的薄膜材料的前体物质，如有机物或金属有机化合物，通过气体通道导入到反应室中，并在等离子体的作用下发生化学反应。
随后，经过一定的沉积时间，沉积薄膜就会在衬底表面上形成。
最后，将反应室内余气排净，并将沉积好的薄膜和衬底取出。
PECVD技术的特点在于其非常适合于制备薄膜材料。
与其他沉积技术相比，PECVD技术具有较高的反应速率和较低的反应温度，能够在相对较低的温度下实现高质量的薄膜沉积。
此外，PECVD技术还能够通过调节反应室中的气体混合比例，实现对沉积薄膜物质的精确控制，从而制备出具有特定性质和组成的薄膜。
而且，PECVD技术还具有沉积速度快、沉积均匀性好等优点。
PECVD技术在光伏行业中的应用主要是制备光伏电池的薄膜层和阻挡层。
例如，在硅基薄膜太阳电池中，通过PECVD技术可以沉积出各种不同的材料层，如掺杂硅层、反射层、抗反射层等。
这些薄膜层的存在可以提高电池的光吸收能力、降低反射损失和提高光电转换效率。
此外，PECVD技术还可用于制备其他类型的光伏电池，如薄膜铜铟镓硒（CIGS）太阳电池和非晶硅（a-Si）太阳电池等。
然而，PECVD技术也存在一些挑战。
首先，该技术的设备较为昂贵，且对操作环境要求严格。
其次，由于PECVD沉积过程中产生的等离子体能够对衬底进行较强的碰撞和能量输运，因此容易引起衬底表面的损伤。
PECVD
SiH4 + e SiH3+H+e SiH4 + e SiH2+2H + e SiH4 + e SiH+3H + e NH3 + e NH2+H + e NH3 + e NH+2H + e N2 + e 2N + e
SiHx+NHy 到2 ）
SiNz：H（x从0到3, y从0
SiNx的作用
减反射的作用 钝化作用 屏蔽金属杂质的作用
PECVD员工培训
CSI 工艺部 王立建
PECVD的基本概念
PECVD__Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition(等离子增强化学气相沉 积) PECVD法是一种射频辉光放电的物理过程和 化学反应相结合的技术。
PECVD的起源与发展
1965年Stirling 和 Swann发明PECVD技术。 1981年应用到太阳电池行业。 目前设备状况分为两类：平板式和管式。 按反应方式分:分为直接式（direct）和间接式 (remote)，这两种都属于平板式。
r12 + r22 + 2r1 r2 cosθ R= 2 2 1 + r1 + r2 + 2r1 r2 cosθ
r1，r2分别是外界介质-膜和膜-硅界面上菲涅尔反射 系数，为膜层厚度引起的位相角 θ
n0 − n r1 = n0 + n
n 0 − n si r2 = n 0 + n si
θ=
4π
λ0
屏蔽金属离子的作用
氮化硅薄膜能有效地阻止B、P、Na、As、Sb、 Ge、Al、Zn等杂质的扩散，尤其是对Na+。有实验 表明，氮化硅薄膜对Na+扩散有很强的屏障作用。 在600℃下热扩散22小时后，Na+扩散长度小于 200Å，而在相同条件下Na+贯穿了SiO2薄膜，在硅 和二氧化硅的界面上出现了Na+堆积。 在相同条件下制得的氧化硅、氮化硅、氮氧化硅薄 膜中，水汽在氮化硅薄膜中的渗透系数最小。
PECVD简介
PECVD简介太阳能电池的作用是实现光-电转换过程，限制这一过程转换效率的一个重要方面是光子利用率，提高光子利用率的即是降低光反射率，通过硅片表面制绒的方式可以使单晶和多晶的反射率降低至13%和23%以下，反射率仍然较高。
通过光学镀膜的方法可以有效的降低这一数值，增加光生载流子的数量；在镀膜的同时反应气体产生的H+可以有效的钝化硅片表面的悬挂键，使得表面陷阱减少，提高少数载流子的寿命。
1. PECVD的作用在太阳能电池中，PECVD工序主要有两方面的作用，一是制备减反膜，二是钝化作用。
1.1 减反射原理PECVD全称是等离子体增强化学气相沉积，其原理的在脉冲电压的作用下，气体辉光放电产生的低温等离子体增强反应物质的化学活性，促进了气体间的化学反应，从而使得反应在较低温度下得以进行，其反应式不再赘述，在基底上沉积的原子团主要是NSix：H，其折射率在1.9~2.5之间，在硅片（3.4）与空气（1.0）之间形成折射率梯度，根据光学反射公式，这一折射率梯度可以降低整体的反射率：当薄膜的厚度降低到光子波长数量级的时候，光子主要呈现波动性，在薄膜的上下表面反射的光子会产生光的干涉。
通过通俗的例子来说明这一现象在大学物理实验中，如果一束激光通过透镜扩束变为一束平行光，照射到一个倾斜角度很小的斜面上，在上表面会出现干涉条纹，这是由于厚度不同上下表面的光程差不同，因此其干涉效果也不同。
由于激光的相干长度很长，所以在相当大的厚度差内仍然能够观察到光的干涉。
在平时的观察中，水上的油膜或肥皂泡等在厚度很薄的时候呈现一定的色彩，这也是由于薄膜干涉造成的。
其色彩的成因我们解释如下：在薄膜上下表面进行干涉的时候，假设上表面振幅为A，下表面振幅为B，相位差为4πnd/λ，当厚度不同时，对于自然的复色光而言，不同波长的光在上下表面的相位差不同，因此会呈现相长或相消干涉，公式推导较为繁琐，通过图像说明如下，图1 图2 以上图1为不同厚度氮化硅的反射率曲线。
pecvd
pecvdPECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）是一种常见的薄膜制备方法，广泛应用于微电子和光电子领域。
它基于气相的化学反应，通过在气体中创建等离子体来增强反应速率，从而实现薄膜的快速生长。
PECVD具有许多优点，如高生长速率，较低的工作温度，较好的化学控制和杂质控制能力。
因此，PECVD被广泛应用于薄膜的制备和修饰，以满足不同领域的需求。
PECVD的工作原理与传统的化学气相沉积（CVD）类似，但在PECVD中引入了等离子体的概念。
等离子体是一个高度电离的气体，由电子和离子组成。
通过加高电场或加热气体，可以将气体分子中的电子激发到高能级，产生等离子体。
这些高能量的电子和离子能够激发气相分子之间的化学反应，并引发薄膜的生长。
PECVD的反应采用气相沉积的方式，首先需要选取合适的前体气体。
不同的前体气体可以选择不同的化学元素，以满足所需薄膜的组成。
常用的前体气体有硅烷，氨气，二甲基甲硅烷（DMDMS）、二甲基硅醇（DMSO）等。
这些前体气体通过供气系统进入反应室，并与等离子体发生反应。
等离子体提供了活化气体分子的能量，加速了反应速率，并控制了物种的扩散。
PECVD的反应需要在一定的工作温度下进行，通常在200°C到400°C之间。
相比传统的CVD方法，PECVD使用的工作温度较低，更适合对温度敏感材料的制备。
此外，PECVD还具有良好的化学控制能力，可以实现复杂化学反应，例如氧化、硝化、氟化等反应。
在PECVD过程中，还可以通过控制等离子体的能量来调节薄膜的性能。
等离子体的能量与反应速率和薄膜质量之间存在着一定的关系。
通过调节等离子体的能量，可以获得不同的薄膜性质，例如晶体结构、表面形貌和载流子浓度等。
PECVD广泛应用于各种薄膜的制备和改性。
在微电子领域，PECVD被用于制备材料层，例如氮化硅（SiNx）、氮化硅化硅（SiNxOy）和二氧化硅（SiO2）等用于隔离、涂层和电介质的薄膜。
PECVD的原理及作用概述
PECVD的原理及作用概述什么是PECVDPECVD是一种化学气相沉积技术，全称为Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，即等离子体增强化学气相沉积。
它是一种在低压等离子体中使用化学气相沉积技术的过程，通过将半导体材料薄膜沉积在基底上来制备新材料。
PECVD的原理PECVD基于化学气相沉积（CVD）技术，通过在化学气相反应中引入等离子体来增强反应速率和程度。
等离子体可以通过加热气体来激发，或者通过在气体中施加高频电场来产生。
这种等离子体激发的化学气相反应可以在较低的温度下进行，从而减少了对基底材料的热应力。
PECVD的过程中，一个带有反应气体的封闭室被置于真空室中，产生的等离子体用于激活反应气体。
激活的气体与基材表面发生化学反应，并沉积在基底上形成薄膜。
PECVD的作用PECVD技术在半导体工业中起着重要的作用。
其主要作用包括：1. 薄膜沉积PECVD可用于在基底表面沉积各种类型的薄膜。
这些薄膜可以具有不同的性质，如电绝缘性、导电性、透明性等。
薄膜的沉积过程可以通过调整反应气体的组合和流量来控制，从而实现所需薄膜的生长。
2. 导电薄膜制备PECVD可以通过在基底上沉积导电性材料薄膜来制备导电层。
这对于制作晶体管、电容器、光电二极管等器件非常重要。
常用的导电材料包括多晶硅和金属。
3. 绝缘薄膜制备PECVD还可用于制备绝缘性材料薄膜，用于电子器件的电绝缘。
这些绝缘薄膜可以用于隔离电路中的不同器件，从而减少器件之间的相互干扰。
4. 光学薄膜制备PECVD可以制备用于光学器件的薄膜，如太阳能电池、光纤和光学涂层等。
这些光学薄膜具有特殊的光学性质，用于改变光的传输和反射特性。
5. 量子点的制备PECVD也可以用来制备量子点。
量子点是具有特殊的量子大小效应的半导体纳米晶体。
PECVD在量子点的制备过程中可以控制其尺寸和形貌，以调节其光学和电学性质。
总结PECVD是一种使用等离子体增强的化学气相沉积技术，用于在基底上沉积薄膜。
PECVD 简介
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以下是5种多晶材料钝化前后体寿命变化 以下是 种多晶材料钝化前后体寿命变化: 种多晶材料钝化前后体寿命变化
如上图所示,PECVD确实具备体钝化效果 确实具备体钝化效果. 如上图所示 确实具备体钝化效果
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PECVD对电性能影响 对电性能影响
总结: 总结
多晶硅电池镀膜前后的I-V曲线
一方面,减反射膜提高了对太阳光 一方面 减反射膜提高了对太阳光 的利用率,有助于提高光生电流密度 有助于提高光生电流密度, 的利用率 有助于提高光生电流密度 起到提高电流进而提高转换效率的 作用. 作用 另一方面,薄膜中的氢对电池的表 另一方面 薄膜中的氢对电池的表 面钝化降低了发射结的表面复合速 减小了暗电流, 率,减小了暗电流 提升了开路电压 减小了暗电流 提升了开路电压, 从而提高了光电转换效率;在烧穿工 从而提高了光电转换效率 在烧穿工 艺中的高温瞬时退火断裂了一些Si艺中的高温瞬时退火断裂了一些 H、N-H键,游离出来的 进一步加强 游离出来的H进一步加强 、 键 游离出来的 了对电池的钝化
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二、有减反射膜时
如果在硅表面制备一层透明的介质膜， 如果在硅表面制备一层透明的介质膜，由于介 质膜的两个界面上的反射光互相干涉， 质膜的两个界面上的反射光互相干涉，可以在很 宽波长范围内降低反射率。 宽波长范围内降低反射率。此时反射率由下式给 出： 2 2
r1 + r2 + 2r1 r2 cos ∆ R= 1 + r12 + r22 + 2r1 r2 cos ∆
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当波长为λ 的光垂直入射时， 当波长为λ0的光垂直入射时，如果膜层光学厚 度为λ0的四分之一，即nd=λ0/4,则由上面的式子 度为λ 的四分之一， nd=λ0/4,则由上面的式子 可得: 可得: 2
光伏异质结pecvd
光伏异质结pecvd是一种重要的光伏材料制备技术，它采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术制备光伏用薄膜，具有较高的光电转换效率、稳定性好、成本低等优点。
异质结（Heterostructure）是指不同半导体材料制成的半导体器件，它具有较高的光电转换效率，适合用于光伏发电领域。
在异质结光伏材料中，两种半导体材料之间的界面称为肖特基界面（Schottky Interface），它具有较低的界面态密度和较高的载流子注入效率，因此能够提高光伏材料的性能。
PECVD（Plasma-enhanced chemical vapor deposition）是一种重要的薄膜制备技术，它采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术制备薄膜。
在PECVD过程中，气体在电场作用下形成等离子体，该等离子体能产生强烈的电场和热效应，促进薄膜的生长。
与传统的热生长法相比，PECVD具有较低的温度和时间消耗，能够制备高质量的薄膜材料。
在异质结光伏材料中，PECVD通常用于制备半导体薄膜材料，如硅薄膜、氮化硅薄膜等。
这些薄膜材料的质量直接影响着光伏材料的性能和效率。
通过控制薄膜的厚度、平整度、杂质含量等因素，可以优化薄膜的光学性能和电学性能，从而提高光伏材料的性能。
异质结pecvd技术具有较高的光电转换效率、稳定性好、成本低等优点，因此在光伏领域得到了广泛的应用。
随着技术的不断进步和成本的降低，异质结pecvd技术有望在未来光伏市场中发挥更加重要的作用。
同时，为了进一步提高光伏材料的性能和效率，还需要继续研究新的材料、技术和工艺，如有机无机复合薄膜、柔性薄膜等。
总之，光伏异质结pecvd是一种重要的薄膜制备技术，它可以用于制备高质量的半导体薄膜材料，具有较高的光电转换效率和成本低等优点。
未来随着技术的不断进步和成本的降低，这种技术将在光伏领域发挥更加重要的作用。
PECVD详细介绍资料讲解
由于某种原因导致抽真空被延时，在特定的时 间内无法达到真空设定值的要求，系统会出现 这样的报警，检查一下状态栏中的压力值和真 空泵的工作是否正常，如正常过几分钟后报警 会自动解除；如果此报警连同第（八）个报警 一起出现的话，联系工序长和领班。
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管式PECVD日常报警说明
❖ Boat sensor of grab has changed without permission.
❖ 说明：机械手上的传感器被非允许移动。 ❖ 机械手喜爱上下移动时不会前后移动，若
这时前后的位置发生变化，机械臂将会被 锁定，出现报警。此警报需要通知工序长 或领班。
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管式PECVD日常报警说明
❖ Collective alert pump st.1 ❖ 说明：真空泵报警。 ❖ 一般情况下是由于真空泵的负压太大，导
致报警。如复位无效的话通知工序长或领 班。
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管式PECVD日常报警说明
❖ Gas N2(SiH4、NH3)out of 1st(2nd) tolerance. ❖ 说明：特气氮气（硅烷、氨气）超过第一（二）个
❖ 说明：管子的状态无法被确认，请确保 CESAR接收到桨在“0”和“UP”的位置。
❖ 检查桨是否在上位和原点的位置，如果是的， 在空桨的情况下运行homing工艺；如果不 是，手动移动桨到上位和原点。
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管式PECVD日常报警说明
❖ Boat collision. ❖ 说明：舟被撞击。 ❖ Handling对话框中将舟移动到安全的
Alarms、Help.
❖
Jobs: 机器的工作状态。
❖
System: 四根管子的工作状态，舟的状态以及手
PECVD资料
第六页，共二十六页。
（一） 在辉光放电条件下，由于硅烷等离子体中的电子具有几
个ev 以上的能量，因此H2和SiH4受电子的碰撞会发生分 解，此类反应属于初级反应。若不考虑(kǎolǜ)分解时的中间 激发态，可以得到如下一些生成SiHm（m=0,1,2,3）与 原子H 的离解反应：
等离子体：气体在一定条件下受到高能激发， 发生电离，部分外层电子脱离原子核，形成 电子、正离子和中性粒子混合组成的一种形 态，这种形态就称为等离子态。
第三页，共二十六页。
PECVD 原理(yuánlǐ)
PECVD 技术原理是利用低温等离子体 作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴 极上，利用辉光放电（或另加发热体）使样 品升温到预定的温度，然后通入适量(shìliàng)的 反应气体，气体经一系列化学反应和等离子 体反应，在样品表面形成固态薄膜。
第一页，共二十六页。
目录(mùlù)
PECVD定义(dìngyì) PECVD 原理 PECVD的特点 PECVD种类 PECVD的镀膜作用 PECVD的钝化作用
PECVD 安全
第二页，共二十六页。
PECVD定义(dìngyì)
PECVD ：是借助微波或射频等使含有薄膜 组成原子的气体电离，在局部形成等离子体， 而等离子化学活性很强，很容易发生反应， 在基片上沉积(chénjī)出所期望的薄膜。
第八页，共二十六页。
此外，随反应过程(guòchéng)(2.1)~(2.5)生成的SiHm也会发生 下列的次级反应而电离，例如
➢SiH+e→SiH++2e (2.10) ➢SiH2+e→SiH2++2e (2.11) ➢SiH3+e→SiH3++2e (2.12)
PECVD简介及色差
折射率 n1取2.0-2.2，膜厚取80nm~90nm。
Company Name Dept. Name
PECVD膜厚、折射率设计
双层膜介绍：
除了单层膜工艺，一般在利用Centrotherm管式PECVD制备SiN膜时，会使用双层膜工 艺，在双层膜方案中，将底层膜的折射率控制在2.3、膜厚10nm左右，第二层膜的折射率 控制在2.06，膜厚75nm左右。
Company Name Dept. Name
PECVD膜厚折射率影响因素
射频功率对薄膜的影响
射频功率 (w) 5600 5650 5700 NH3/SiH4
(sccm)
工艺腔压强 (mbar) 1500 1500 1500
镀膜时间 (s) 700 700 700
膜厚 (nm) 82.5 86.5 88.6
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PECVD原理 PECVD作用 PECVD膜厚、折射率设计 PECVD设备简介
PECVD膜厚、折射率影响因素
PECVD与色差
Company Name Dept. Name
PECVD作用
1、减反射 利用光的干涉原理，通过调整膜厚与折射率，使得R1和R2相消干涉， 达到减反射目的。要达到此目的，对膜厚与折射率的要求如下：
折射率
7000/730 7000/730 7000/730
2.0596 2.0645 2.0669
（其中气体流量的单位为sccm，1bar=1×105Pa，文中其它数据相同） 由上表数据可以看出，射频功率的大小可以决定薄膜的厚度，对折射率的 影响较小。当射频功率增加时，可以增加淀积速率，但是过高的淀积速率可 能造成薄膜生长不均匀，结构疏松，针孔密度增大。
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保密
概述
利用太阳能电池发电是解决能源问题和环境问 题的重要途径之一。目前，80%以上的太阳能电池 是由晶体硅材料制备而成的，制备高效率、低成 本的晶体硅太阳能电池对于大规模利用太阳能发 电有着十分重要的意义。镀膜(PECVD)是制备高效 晶体硅太阳能电池的重要步骤之一.
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保密
PECVD 简介
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二、有减反射膜时
如果在硅表面制备一层透明的介质膜，由于介 质膜的两个界面上的反射光互相干涉，可以在很 宽波长范围内降低反射率。此时反射率由下式给 出：
R r1 r 2 2 r1 r 2 cos
2 2
1 r1 r 2 2 r1 r 2 cos
2 2
式中，r1、r2分别是外界介质-膜和膜-硅界面 上的菲涅尔反射系数；△为膜层厚度引起的相 位 角。
二氧化钛 ( n = 2. 4)更接近太阳电池所需的最佳折射率 1.96 ,是所有
已应用的介质膜中最符合太阳电池减反射层要求的 5.PECVD法制备的 SixNy薄膜同时为太阳电池提供较为理想的表面和体钝化 .
二氧化硅只有表面钝化作用 ,二氧化钛没有钝化作用
6.能有效地提高电池效率 ,对多晶硅电池等低效率电池作用尤其明显
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PECVD的减反射作用
一、无减反射膜时 右图为光在硅片上 的反射、折射和透 射．各字母表示的意思 如图所示；反射率用R 表示，透射率用T表 示．
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忽略光吸收，光垂直入射时
硅片表面的反射率:R 源自 n si n 0 n si n 0 )
2
式中，n0为外界介质的折射率，在真空或大气中 等于1，若表面有硅橡胶则取1.4；nsi为硅的折射率, 硅的折射率对于不通波长的光数值是不同的,一般取 600nm波长时的折射率3.9进行计算. 如果硅表面没有减反射膜，在真空或大气中有约 三分之一的光被反射，即使硅片表面已进行结构化 处理，由于入射光在金字塔绒面产生多次反射而增 加了吸收，也有约11%的反射损失。
n n 0 n si
1 . 4 3 . 9 2 . 35
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PECVD的钝化作用
为什么要进行钝化? 由于太阳电池级硅材料中不可避免的含有大量 的杂质和缺陷,导致硅中少子寿命及扩散长度降低 从而影响电池的转换效率 H的钝化机理:
H能钝化硅中缺陷的主要原因是:H能与硅中 的缺陷或杂质进行反应,从而将禁带中的能带转 入价带或者导带．
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二、设备PM后 一般设备PM后我们工艺需对如下参量进行检查: 1、各腔体真空是否有问题 2、各加热器是否异常 3、微波反射功率是否过大
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三、当出现各种新老问题令我们束手无策时我们该 怎么办? 最有效的排查方法:单管实验 1、通过单管实验,可以发现同一管左右均匀性问题 2、单管实验还能检查出管与管之间的差异
R0 ( n n 0 n si n
2
n 0 n si
)
2
为了使反射损失减到最小，即希望上式 等于0, 就应有：
n n 0 n si
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对于太阳光谱,取0＝0.6微米 ,如果电池直接 暴露在真空或大气中使用，最匹配的减反射膜折 射率为n≈1.97。 在实际应用中，为了提高电池的使用寿命和抗 湿能力，大多采用硅橡胶封装。所以，对于减反 射膜来说，外界介质是硅橡胶，其折射率约为1.4， 在这种情况下，最匹配的减反射膜折射率应为:
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五、掺杂浓度 掺杂浓度愈高，Voc愈高。但是在高掺杂浓度下 过度掺杂少子寿命还会减小 除以上提到的还有另外三点： 表面复合速率 串联电阻 金属栅和光反射
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谢谢！
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保密
PECVD的定义、原理、作用
PECVD设备结构 产生线性微波源的机理 PECVD的减反射作用(最佳光学匹配) PECVD的钝化作用 PECVD对电性能影响 异常处理规范
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PECVD的定义、原理
定义: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 即“等离子增强型化学气相沉积”，是一种化 学气相沉积 原理: PECVD是借助微波使含有薄膜组成原子(Si、N) 的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子化 学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出 所期望的SixNy薄膜。 反应式如下： SiH4 ＋ NH3 ---->SixNyHz
最后通过对单管数据的分析来定位问题点.
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影响太阳电池转换效率的因素
一、禁带宽度 VOC随Eg的增大而增大，但另一方面，JSC随Eg的 增大而减小。
二、温度 载流子扩散系数随温度的升高而增大，所以 升温时少子的扩散长度稍有增大，因此光生电流 有所增加；但暗电流是指数增加，所以电压急剧 下降，I-V曲线改变FF下降，效率下降 温度每增加1°C，VOC下降室温值的0.4%，效 率也因而降低约同样的百分数。
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r1
n0 n n0 n
r2
n 0 n si n 0 n si
4
0
nd
其中，n0，n和nsi分别为外界介质、膜层和硅 的折射率；0是入射光的波长；d是膜层的实际厚 度；nd为膜层的光学厚度。
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当波长为0的光垂直入射时，如果膜层光学 厚度为0的四分之一，即nd=0/4,则由上面的式 子可得: 2
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三、复合（少子）寿命
希望载流子的复合寿命越长越好，这样做可 以提高ISC，并因为暗电流的减小，Voc会有所提 高． 常用钝化方法：干氧氧化、含氯氧化、淡表 面扩散、PECVD氢钝化、铝退火
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四、光强 将太阳光聚焦于太阳电池，可使一个小小的太 阳电池产生出大量的电能。设想光强被浓缩了X倍， 单位电池面积的输入功率和JSC都将增加X倍，同 时VOC也随着增加(kT/q)lnX倍。因而输出功率的 增加将大大超过X倍，而且聚光的结果也使转换效 率提高了。
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PECVD作用：
SixNy之所以被广泛应用是因为它具有独特的无可比拟的优点 :
1.介电常数高 ,其值为 8 F·m-1,而二氧化硅或二氧化钛的均为 3.9 F·m-1; 2.碱离子 (如 Na +)的阻挡能力强 ,并具有捕获 Na +的作用 ; 3. SixNy质硬耐磨 ,疏水性好 ,针孔密度低 ,气体和水汽极难穿透 ; 4. 减反射效果好 ,SixNy薄膜的折射率接近 2.0 ,比二氧化硅 ( n = 1. 46)、
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以下是5种多晶材料钝化前后体寿命变化:
如上图所示,PECVD确实具备体钝化效果.
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PECVD对电性能影响 总结:
一方面,减反射膜提高了对太阳光的 利用率,有助于提高光生电流密度,起 到提高电流进而提高转换效率的作 用. 另一方面,薄膜中的氢对电池的表 面钝化降低了发射结的表面复合速 率,减小了暗电流, 提升了开路电压,从 而提高了光电转换效率;在烧穿工艺 中的高温瞬时退火断裂了一些Si-H、 N-H键,游离出来的H进一步加强了对 电池的钝化
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钝化效果检验—少子寿命:
一、对硅的表面钝化: 采用PCD方法测镀膜后的少子寿命 制备SiO2膜后的少子寿命为4ms, 制备SixNy膜后的少子寿命为6.6ms, 显然SixNy膜表面钝化效果更好
1
0
1
1
s
b
二、对硅的体钝化: 采用PCD方法比较钝化前后的少子寿命,为了排除 表面钝化带来的影响,样本的寿命都是在含HF溶液 中测量的.
多晶硅电池镀膜前后的I-V曲线
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异常处理规范简介:
一、正常生产时: 1. 某一列膜薄5nm以上,一般为工艺腔掉片所致,通 知设备开腔处理. 2. 横排方向膜厚递增,折射率递减或只要折射率低 于2.0时基本可以确定为真空问题(工艺腔无片时点 击“待机”即可确定),通知设备解决. 3. 边上列发红,首先排除是框子导致,尝试调整功 率、加大特气流量无果后,协调设备进行:通气孔、 管道吹扫等工作.除以上原因还可能是如:气阀、流 量计、盖板异常导致.
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为什么左边偏薄调大右边微波功率?
对于这个问题的第一种解释：左边的微波源有 问题，不能正常工作，只能通过调右边来补偿．可 这样做整体膜都应变厚，而实际是左边影响最大． 另一种解释是：微波源与膜厚是左边（右边）对 应左边（右边）关系，但实际使用的微波功率比较 大，当大到一定程度时，改变某一边的功率对该侧 膜厚影响较小，对对称的那一侧膜厚影响较大，并 且这种观点为多数人所认同．
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PECVD设备结构
等离子体源简图
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微波组件的原理图
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产生线性微波源的机理
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由上图可以看到: 1.电荷密度：等离子体电荷密度n(z)根据 两边微波输入功率的改变而改变 2.对应关系：若只有左边微波源(P1)开启 时,微波功率从输入端沿着石英管方向衰减;当 只打开右边微波源(P2)时,同理