第四章 薄膜的物理气相沉积(Ⅱ)- 溅射法
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第四章_薄膜的物理气相沉积
薄膜的物理气相沉积(PLD)
4.1 蒸发沉积 4.2 溅射沉积 4.3 离子束沉积 4.4 脉冲激光沉积
4.1 蒸发沉积
蒸发沉积薄膜的基本过程：
1） 原材料被加热蒸发而气化 2） 气化的原子或分子从蒸发源向基片表面输运 3）蒸发的原子或分子在基片表面被吸附、成核、 核长大，继而形成连续薄膜
4.1.1 蒸发源
缺点：需要较复杂且昂贵的高频电源
4.1.2 原材料的蒸发与输运
1.
蒸发速率 假设在原材料表面液相和气相分子处于动态平 衡，则蒸发速率
dN r Pr P0 Je Adt 2 mkT
蒸发速率与蒸发源温度的关系
dG B 1 dT 2.3 G T 2 T
4.1.3 蒸发镀膜的膜厚分布
膜厚的分布取决于蒸发源的几何形状 与蒸发特性、基片的几何形状、基片与蒸 发源的相对位置等因素。
膜厚理论计算的简化假设： 1）蒸发凝结成薄膜
4.2 溅射沉积
溅射：荷能粒子轰击固体表面，使固体原子（或 分子）逸出的现象叫溅射。 使用范围：金属、合金、半导体、氧化物、氮化 物、碳化物、超导薄膜等。 溅射率：当粒子轰击靶阴极时，平均每个粒子从 阴极上打出的原子数。 溅射阈值：当入射粒子能量高于溅射阈值时才发 生溅射。
脉冲激光沉积的优点
相比其他制膜技术，PLD具有如下特点：1） 采用紫外脉冲激光器作为等离子体的能源，它 具有高光子能量、无污染且易于控制的特点； 2）可以比较精确的控制化学计量比，实现靶 膜成分接近一致。3） 可以引入反应气体，提 供了另一种改变薄膜组分的办法；4）四个靶 材托板随意更换，可以实现多层膜、异质结的 制备，尤其适合制备量子阱结构薄膜。5）工 艺相对简单，灵活性很大，可以实现诸多不同 种类的薄膜制备；6）可以使用激光器对薄膜 进行后续处理等。
4.1 蒸发沉积 4.2 溅射沉积 4.3 离子束沉积 4.4 脉冲激光沉积
4.1 蒸发沉积
蒸发沉积薄膜的基本过程：
1） 原材料被加热蒸发而气化 2） 气化的原子或分子从蒸发源向基片表面输运 3）蒸发的原子或分子在基片表面被吸附、成核、 核长大，继而形成连续薄膜
4.1.1 蒸发源
缺点：需要较复杂且昂贵的高频电源
4.1.2 原材料的蒸发与输运
1.
蒸发速率 假设在原材料表面液相和气相分子处于动态平 衡，则蒸发速率
dN r Pr P0 Je Adt 2 mkT
蒸发速率与蒸发源温度的关系
dG B 1 dT 2.3 G T 2 T
4.1.3 蒸发镀膜的膜厚分布
膜厚的分布取决于蒸发源的几何形状 与蒸发特性、基片的几何形状、基片与蒸 发源的相对位置等因素。
膜厚理论计算的简化假设： 1）蒸发凝结成薄膜
4.2 溅射沉积
溅射：荷能粒子轰击固体表面，使固体原子（或 分子）逸出的现象叫溅射。 使用范围：金属、合金、半导体、氧化物、氮化 物、碳化物、超导薄膜等。 溅射率：当粒子轰击靶阴极时，平均每个粒子从 阴极上打出的原子数。 溅射阈值：当入射粒子能量高于溅射阈值时才发 生溅射。
脉冲激光沉积的优点
相比其他制膜技术，PLD具有如下特点：1） 采用紫外脉冲激光器作为等离子体的能源，它 具有高光子能量、无污染且易于控制的特点； 2）可以比较精确的控制化学计量比，实现靶 膜成分接近一致。3） 可以引入反应气体，提 供了另一种改变薄膜组分的办法；4）四个靶 材托板随意更换，可以实现多层膜、异质结的 制备，尤其适合制备量子阱结构薄膜。5）工 艺相对简单，灵活性很大，可以实现诸多不同 种类的薄膜制备；6）可以使用激光器对薄膜 进行后续处理等。
(推荐)薄膜的物理气相沉积II
1
2
随着退火温度升高
3
第一节 气体放电现象与等离子体 第二节 物质的溅射现象 第三节 溅射沉积装置 第四节 其他PVD方法
4
第一节 气体放电现象与等离子体
一、气体放电现象 二、气体放电过程 三、辉光放电现象及等离子体鞘层 四、非自持放电与自持放电
5
－V（DC） 辉光放电区
绝缘 溅射靶
衬底 阳极
19
三、辉光放电现象及等离子体鞘层
假设真空放电室中安置两个电极，通 入压强为0.1-10Pa的Ar，当外加直流高 压超过着火电压时，气体就由绝缘体 变成导体，电流突然上升，两极间电 压突然下降，此时两极间就会出现明 暗相间的光层，这就是辉光放电。
20
辉光放电区域划分
从阴极至阳极依次为：阿斯顿暗区，阴极辉光区， 克鲁克斯阴极暗区，负辉光区，法拉第暗区，正辉 光区，阳极暗区和阳极辉光区共八个发光强度不同 的区域。
均匀电场气体放电的汤生放电理论 非自持放电电流 I=I0eαd，其中α为电离系数 ：
它代表一个电子沿着电场方向行经1 cm长度 上，平均发生的碰撞电离次数。
29
非弹性碰撞过程的分类
α过程：电子碰撞电离引起电子崩； β过程：正离子碰撞电离引起离子崩； γ过程：正离子撞击、光电效应引起阴极表面电离
13
放电过程的五个阶段：
1、开始时：电极之间几乎没有电流通过，只有极少量的 电离粒子在电场作用下定向运动，在宏观上表现出很 微弱的电流。
2、随着电压的逐渐升高：电离粒子达到饱和，电流达到 一个饱和值，它取决于气体中原来已经电离原子数。
14
3、当电压继续升高时：离子与阴极之间以及电子与气体 分子之间的碰撞变得重要起来。 1) 电子碰撞开始导致气体分子电离， 2) 离子对于阴极的碰撞产生二次电子 结果：碰撞过程导致离子和电子 数目呈雪崩式的增加。 这时，放电电流 I 迅速增加，电压U变化不大。这种放 电过程被称为汤生放电（Townsend discharge）。
2
随着退火温度升高
3
第一节 气体放电现象与等离子体 第二节 物质的溅射现象 第三节 溅射沉积装置 第四节 其他PVD方法
4
第一节 气体放电现象与等离子体
一、气体放电现象 二、气体放电过程 三、辉光放电现象及等离子体鞘层 四、非自持放电与自持放电
5
－V（DC） 辉光放电区
绝缘 溅射靶
衬底 阳极
19
三、辉光放电现象及等离子体鞘层
假设真空放电室中安置两个电极，通 入压强为0.1-10Pa的Ar，当外加直流高 压超过着火电压时，气体就由绝缘体 变成导体，电流突然上升，两极间电 压突然下降，此时两极间就会出现明 暗相间的光层，这就是辉光放电。
20
辉光放电区域划分
从阴极至阳极依次为：阿斯顿暗区，阴极辉光区， 克鲁克斯阴极暗区，负辉光区，法拉第暗区，正辉 光区，阳极暗区和阳极辉光区共八个发光强度不同 的区域。
均匀电场气体放电的汤生放电理论 非自持放电电流 I=I0eαd，其中α为电离系数 ：
它代表一个电子沿着电场方向行经1 cm长度 上，平均发生的碰撞电离次数。
29
非弹性碰撞过程的分类
α过程：电子碰撞电离引起电子崩； β过程：正离子碰撞电离引起离子崩； γ过程：正离子撞击、光电效应引起阴极表面电离
13
放电过程的五个阶段：
1、开始时：电极之间几乎没有电流通过，只有极少量的 电离粒子在电场作用下定向运动，在宏观上表现出很 微弱的电流。
2、随着电压的逐渐升高：电离粒子达到饱和，电流达到 一个饱和值，它取决于气体中原来已经电离原子数。
14
3、当电压继续升高时：离子与阴极之间以及电子与气体 分子之间的碰撞变得重要起来。 1) 电子碰撞开始导致气体分子电离， 2) 离子对于阴极的碰撞产生二次电子 结果：碰撞过程导致离子和电子 数目呈雪崩式的增加。 这时，放电电流 I 迅速增加，电压U变化不大。这种放 电过程被称为汤生放电（Townsend discharge）。
第四章薄膜的物理气相沉积Ⅱ溅射法
4.3 溅射沉积装置
三、磁控溅射装置及特性
1直流电源 2出水口 3进水口 4进气口5 靶材 6真空泵 7 基片架 8基片偏压
三、磁控溅射装置及特性
磁场的作用使电子不再做平行直线运动，而是围绕磁力线 做螺旋运动，这就意味着电子的运动路径由于磁场的作用 而大幅度地增加，从而有效地提高了气体的离化效率和薄 膜的沉积速率。 磁控溅射比直流和射频溅射的沉积速率高很多。原因： 1、磁场中电子的电离效率提高 2、在较低气压下（0.1Pa)溅射原子被散射的几率减小 提高了入射到衬底上的原子的能量，从而提高薄膜 的质量。
第四章 薄膜制备技术-溅射法
4.1 辉光放电与等离子体 4.2 物质的溅射现象 4.3 溅射沉积技术
第四章 薄膜制备技术-溅射法
溅射法
利用带电离子在电磁场的作用下获得足 够的能量，轰击固体（靶）物质，从靶 材表面被溅射出来的原子以一定的动能 射向衬底，在衬底上形成薄膜。
溅射法的分类
四、反应溅射装置及特性
四、反应溅射装置及特性
四、反应溅射装置及特性
采用纯金属作为靶材，通入不同的反应气体，沉积不同的 薄膜。如： 氧化物：ZnO，Al2O3，SiO2， In2O3，SnO2等(反应气体O2） 碳化物：SiC， WC，TiC等(反应气体CH4） 氮化物：BN，FeN TiN，AlN，Si3N4等(反应气体N2） 硫化物：CdS，ZnS，CuS等(反应气体H2S） 化合物：Ti-Si-N, Fe-B-Si, YBa2Cu3O7
作用： 1、提供发生在衬底表面的气体反应所需要的大 部分能量 2、通过等离子刻蚀选择性地去处金属
4.1 辉光放电和等离子体
产生辉光放电 通过混合气体中加直流电压、或射频电压，混 合气体中的电子被电场加速，穿过混合气体，与 气体原子或分子碰撞并激发他们，受激的原子、 或离子返回其最低能级时，以发射光（或声子） 的形式将能量释放出来。 不同气体对应不同的发光颜色。
第四讲_薄膜的物理气相沉积-溅射沉积
电子是等离子体中主要的能量携带者
电子、离子具有极不相同的速度： 电子—— va=(8kTe/m)1/2 9.5105 m/s Ar+离子———— 约5102 m/s
等离子体中电子碰撞参与的主要微观过程
微观过程
电子与气体分子的弹性碰撞
电子与气体分子的非弹性碰撞 激发 分解 电离
各种气体发生辉光放电的帕邢曲线
d 10cm时，P 10Pa
只有当 Pd 取一定数值时，气体才最容易维持辉光放电
等离子体—— plasma
放电击穿后，气体即成为具有一定导 电能力的等离子体，它是一种由离子、电 子及中性原子、原子团组成，而宏观上对 外呈现电中性的物质存在形式。
相应于辉光和弧光放电，就有了辉光 放电等离子体和弧光放电等离子体。
电子、离子间巨大的质量（速度）差异是自偏 压得以产生的根本原因；通过电容C 的能量耦合方 式和电极面积差是获得适当幅度自偏压的必要条件
电容耦合射频方波时电极上自偏压的产生
大电容,小电流
激励电压
A. Bogaerts et al. / Spectrochimica Acta Part
B 57 (2002) 609–65射8 频极的 电位
薄膜溅射沉 积装置的示 意图
———
靶材是要溅射的材料，它作为阴极, 相对于真空室内其他部 分处于负电位。阳极可以是接地的，也可以是浮动的
气体的直流放电现象
以适当压力（10-110Pa）的惰性气体（一般均为 Ar）作为放电气体（与PVD的真空蒸发时不同）
在正负电极间外加电压的作用下，电极间的气体 原子将被雪崩式地电离，形成可以独立运动的 Ar+离子和电子。电子加速飞向阳极，而带正电 荷的Ar+离子则在电场的作用下加速飞向作为阴 极的靶材，并发生靶物质的溅射过程
电子、离子具有极不相同的速度： 电子—— va=(8kTe/m)1/2 9.5105 m/s Ar+离子———— 约5102 m/s
等离子体中电子碰撞参与的主要微观过程
微观过程
电子与气体分子的弹性碰撞
电子与气体分子的非弹性碰撞 激发 分解 电离
各种气体发生辉光放电的帕邢曲线
d 10cm时，P 10Pa
只有当 Pd 取一定数值时，气体才最容易维持辉光放电
等离子体—— plasma
放电击穿后，气体即成为具有一定导 电能力的等离子体，它是一种由离子、电 子及中性原子、原子团组成，而宏观上对 外呈现电中性的物质存在形式。
相应于辉光和弧光放电，就有了辉光 放电等离子体和弧光放电等离子体。
电子、离子间巨大的质量（速度）差异是自偏 压得以产生的根本原因；通过电容C 的能量耦合方 式和电极面积差是获得适当幅度自偏压的必要条件
电容耦合射频方波时电极上自偏压的产生
大电容,小电流
激励电压
A. Bogaerts et al. / Spectrochimica Acta Part
B 57 (2002) 609–65射8 频极的 电位
薄膜溅射沉 积装置的示 意图
———
靶材是要溅射的材料，它作为阴极, 相对于真空室内其他部 分处于负电位。阳极可以是接地的，也可以是浮动的
气体的直流放电现象
以适当压力（10-110Pa）的惰性气体（一般均为 Ar）作为放电气体（与PVD的真空蒸发时不同）
在正负电极间外加电压的作用下，电极间的气体 原子将被雪崩式地电离，形成可以独立运动的 Ar+离子和电子。电子加速飞向阳极，而带正电 荷的Ar+离子则在电场的作用下加速飞向作为阴 极的靶材，并发生靶物质的溅射过程
3薄膜制备技术(PVD)(溅射)解析
下图是在45kV加速电压条件下各种入射离子轰击Ag、Cu、Ta表面时得到的 溅射产额随离子的原子序数的变化。易知，重离子惰性气体作为入射离子 时的溅射产额明显高于轻离子。但是出于经济方面的考虑，多数情况下均 采用Ar离子作为薄膜溅射沉积时的入射离子。
c、离子入射角度对溅射产额的影响
随着离子入射方向与靶面法线间夹 角θ的增加，溅射产额先呈现 1/cosθ 规律的增加，即倾斜入射 有利于提高溅射产额。0-60度左右 单调增加，当入射角θ接近70-80 度角时，达到最高，入射角再增加， 产额迅速下降。离子入射角对溅射 产额的影响如图。
（2) 各种物质都有自已的溅射阀值，大部分金属的溅射阀值在 10~40eV，只有当入射离子的能量超过这个阀值，才会实现对该物质 表面原子的溅射。物质的溅射阀值与它的升华热有一定的比例关系。
b、入射离子种类和被溅射物质种类
下图是在加速电压为400V、Ar离子入射的情况下，各种物质的溅射产额的 变化情况。易知，溅射产额呈现明显的周期性。
气体放电现象 气体放电是离子溅射过程的基础，下面简单讨论一下 气体放电过程。 开始：电极间无电流通过，气体原子多处于中性，只有 少量的电离粒子在电场作用下定向运动，形成极微弱的 电流。随电压升高，电离粒子的运动速度加快，则电流 随电压而上升，当粒子的速度达饱和时，电流也达到一 个饱和值，不再增加（见第一个垂线段）； 汤生放电：电压继续升高，离子与阴极靶材料之间、电 子与气体分子之间的碰撞频繁起来，同时外电路使电子 和离子的能量也增加了。离子撞击阴极产生二次电子， 参与气体分子碰撞，并使气体分子继续电离，产生新的 离子和电子。这时，放电电流迅速增加，但电压变化不 大，这一放电阶段称为汤生放电。 电晕放电：汤生放电的后期称为电晕放电，此时电场强度 较高的电极尖端出现一些跳跃的电晕光斑。
薄膜沉积的物理方法精品PPT课件
2、污染薄膜（轰击基片并吸附）： 引入残余气体分子对基片的撞击率 (Ng)予以表征： N g 3.5131022
式中：Pg — 残余气体分压；Mg — 残余气体分子量；Tg — 残余气体的温度
Pg M gTg
cm-2 s-1
课本 P38 表2.2 显示：常用真空度及沉积率下，残余气体分子可能污染薄膜；
3.1.2 蒸发沉积装置
五、激光蒸发：
采用激光作为热源照射待蒸发材料，实现其蒸发和沉积。
1、蒸发装置： 见课本 P44 图2.12 或 右图。
2、主要优点： 热源清洁，无来自加热体的污染； ❖ 表面局部加热，无来自支撑物的污染； 聚焦可获得高功率，可沉积陶瓷等高熔点材料以及
复杂成分材料（瞬间蒸发）； 光束集中，激光装置可远距离放置，可安全沉积一
课后作业：
1、什么是物理气相沉积（PVD）？举例说明PVD的主要过程。 2、真空蒸发装置一般包括哪三个组成部分？何者为最关键的部分，主要需要完成哪些功能？ 3、真空蒸发装置主要包括哪些类别？选择三种典型蒸发装置，比较其原理、特点和适用领域。
3 薄膜沉积的物理方法
3.2 溅射沉积技术
3.2.1 溅射的基本概念及原理
❖ 基片距离 (相对于蒸发源)：10~50 cm（兼顾沉积均匀性和气相粒子平均自由程）
三、蒸发条件：分压 Pi < 平衡蒸汽压 Pei
1、物理机制：
■ 蒸发与凝聚同时发生，动态双向进行；
■ T 一定时，动态平衡时的蒸汽压即平衡蒸汽压
Pe /Torr
■ Pi > Pei 凝聚； Pi < Pei 蒸发 (净蒸发 > 0)
些特殊材料薄膜（如高放射性材料）； 可引导激光束，实现多源同步或有序蒸发； 脉冲激光可实现超高功率脉冲加热，实现超高温瞬时蒸发。
第三章 薄膜的物理气相沉积(Ⅱ)
电的主要微观机制！！！
电子与其他离子的碰撞有两类：
弹性碰撞 非弹性碰撞
28
1.
弹性碰撞
粒子2的运动方向 据经典力学，弹性碰撞过程中E间的夹角 1与E2的关系：
参加碰撞的粒子的总动能和总能量保持不变， 粒子内能不变化，即没有粒子的激发、电离 碰撞前粒子1的运 动方向与碰撞后 或复合过程。以粒子1高速撞击粒子 2为例：
处于中性状态，只有极少量的游离离子和电子，数量有限，
因此形成的电流非常微弱；
15
BC段：汤生放电区（Townsend discharge）。随着两极间电压的升
高，带电粒子获得足够能量运动速度加快，并与系统中的气体分子 发生碰撞并使其电离从而使电流持续增加。在此区域，电流可在电
压不变的情况下增大，当电流增大到一定值时（C点），会发生“雪
比较有代表性的非弹性碰撞过程如下： （1）电离过程（反之为复合），如
当电子能量较高时，发生非弹性碰撞的几率就非常高。
e- + Ar → Ar+ + 2 e（2）激发过程，如
e- + O2 → O2* + e（3）分解反应，如 e- + CF4 → CF3* + F* + e-
31 其他碰撞（原子、离子间）也在发生，但电子参与的碰撞在放电过程中最为重要。
在150eV以前，溅射率与入射离子能量的平方成正比； 在150eV~10keV范围内，溅射率变化不明显； 入射能量再增加，溅射率将呈下降趋势（离子注 34 入）。
（2）入射离子和被溅射物质种类对溅射产额的影响 A. 随着被溅射物质元素外层d电子数的增加溅射产
电子与其他离子的碰撞有两类：
弹性碰撞 非弹性碰撞
28
1.
弹性碰撞
粒子2的运动方向 据经典力学，弹性碰撞过程中E间的夹角 1与E2的关系：
参加碰撞的粒子的总动能和总能量保持不变， 粒子内能不变化，即没有粒子的激发、电离 碰撞前粒子1的运 动方向与碰撞后 或复合过程。以粒子1高速撞击粒子 2为例：
处于中性状态，只有极少量的游离离子和电子，数量有限，
因此形成的电流非常微弱；
15
BC段：汤生放电区（Townsend discharge）。随着两极间电压的升
高，带电粒子获得足够能量运动速度加快，并与系统中的气体分子 发生碰撞并使其电离从而使电流持续增加。在此区域，电流可在电
压不变的情况下增大，当电流增大到一定值时（C点），会发生“雪
比较有代表性的非弹性碰撞过程如下： （1）电离过程（反之为复合），如
当电子能量较高时，发生非弹性碰撞的几率就非常高。
e- + Ar → Ar+ + 2 e（2）激发过程，如
e- + O2 → O2* + e（3）分解反应，如 e- + CF4 → CF3* + F* + e-
31 其他碰撞（原子、离子间）也在发生，但电子参与的碰撞在放电过程中最为重要。
在150eV以前，溅射率与入射离子能量的平方成正比； 在150eV~10keV范围内，溅射率变化不明显； 入射能量再增加，溅射率将呈下降趋势（离子注 34 入）。
（2）入射离子和被溅射物质种类对溅射产额的影响 A. 随着被溅射物质元素外层d电子数的增加溅射产
第4章薄膜的化学气相沉积II-PPT课程
例如：
① 相组成偏离化学平衡系统在能量最低原理的要求下， 使反应向特定方向进行。
② 系统化学组分不均匀时，引起扩散。
23
1.固体中元素的扩散问题
设某一元素的成分梯度为 d c ，相邻两原
dx
子间距为a，其相向的扩散通量为J12和J21。
则，相应两个原子面上，该元素的浓度为：
c2
= c1
+a
dc dx
Ef Ej
J12 16 ac1e kTe kT
J21 16ac1addcxekETf ekETj
两式相减后的净扩散通量为：
JJ12J211 6
a2dcekET f ekETj
dx
26
于是我们有扩散通量的一般表达式：
J D dc
（Fick第一定律）
dx
E
其中扩散系数： D D0e kT
扩散常数： D0
实现SiO2的沉积。 这两种方法各应用于半导体绝缘层和光导纤维原料的
沉积。前者要求低的沉积温度，而后者的沉积温度可以 很高，但沉积速度要求较快。
10
四、置换(combination)反应
只要所需物质的反应先驱物可以气态存在 并且具有反应活性，就可以利用化学气相沉 积的方法沉积其化合物。
如各种碳、氮、硼化物的沉积 S i C l 4 ( g ) C H 4 ( g ) S i C ( s ) 4 H C l ( g ) （1400°C） （4-8） 3 S i C l 2 H 2 ( g ) 4 N H 3 ( g ) S i 3 N 4 ( s ) 6 H 2 ( g ) 6 H C l ( g )
简介
化学气相沉积 （chemical vapor deposition, CVD）
薄膜的物理气相沉积
三.分类
蒸发法： 1、较高的沉积速度；
2、相对较高的真空度，导致较高 的薄膜质量。
最常见的 PVD方法
溅射法： 1、在沉积多元合金薄膜时化学成
分容易控制； 2、沉积层对衬底的附着力较好。
脉冲激光沉积法
第一节 物质的热蒸发 （Thermal Evaporation）
一、元素的蒸发速率 二、元素的蒸气压 三、化合物和合金的
二、元素的平衡蒸气压
一.平衡蒸气压的推导
克劳修斯-克莱普朗方程指出，物质的平衡蒸气压pe随温 度T的变化率可以定量地表达为：
dpe H dT TV
（2-3）
其中，ΔH——蒸发过程中单位摩尔物质的热焓变化， 随着温度不同而不同，
ΔV——相应过程中物质体积的变化。
由于在蒸发时， V气 V固(V液)
故
VV V气 V固(V液) V气 V
nRT
利用理想气体状态方程
P NA
，
1mol气体的体积为： V NA RT VV 代入
nP
克-克方程，则有
dpe dT
pH RT2
（2-4）
作为近似，可以利用物质在某一温度时的气化热 ΔHe代替ΔH，从而得到物质蒸气压的两种近似 表达方式：
lnpe
He RT
其中α为一个系数，它介于0~1之间；
Pe——平衡蒸气压；
ph——实际分压
当α=1速率
( pe ph) M 2 RT
（2-2）
二.影响蒸发速率的因素
由于物质的平衡蒸气压随着温度的上升增 加很快，因而对物质蒸发速度影响最大的因 素是蒸发源的温度。。
C例外
三、化合物和合金的热蒸发
一.化合物的蒸发
1.化合物蒸发中存在的问题： a) 蒸发出来的蒸气可能具有完全不同于其固态或液态的成分；
物理气相沉积溅射
物理气相沉积溅射物理气相沉积溅射是一种常用的薄膜制备技术，它广泛应用于微电子、光电子、纳米材料等领域。
本文将从溅射原理、装置结构和应用等方面介绍物理气相沉积溅射技术。
一、溅射原理物理气相沉积溅射是利用高能粒子（通常是离子或中性粒子）轰击固体靶材，使靶材表面发生溅射，形成薄膜的一种工艺。
在溅射过程中，靶材被轰击后，部分表面原子被剥离，并以高能形式沉积在基底表面，最终形成薄膜。
二、装置结构物理气相沉积溅射装置主要包括真空室、靶材、基底、气体供给系统和功率源等组成部分。
真空室用于提供低压环境，以确保薄膜制备过程中的纯净度。
靶材是溅射过程中的重要组成部分，其材料的选择与所需薄膜的性质密切相关。
基底是形成薄膜的载体，其表面质量和平整度对薄膜质量有着重要影响。
气体供给系统用于控制溅射过程中的气氛成分和压力，以调节薄膜的成分和性质。
功率源则为溅射过程提供能量。
三、应用领域物理气相沉积溅射技术在微电子领域有着广泛的应用。
例如，利用物理气相沉积溅射技术可以制备金属薄膜用于制造集成电路中的导线、电极等元件。
此外，物理气相沉积溅射还可用于制备光电子器件中的透明导电薄膜、光栅等元件。
另外，该技术在纳米材料研究中也具有重要作用，可以制备纳米颗粒、纳米线等纳米结构材料。
四、优势和挑战物理气相沉积溅射技术具有多种优势。
首先，它可以制备多种材料的薄膜，包括金属、半导体、氧化物等。
其次，溅射过程中的粒子能量较高，可得到致密的薄膜结构。
此外，溅射技术具有较高的沉积速率和较好的均匀性。
然而，物理气相沉积溅射也面临一些挑战，如靶材损耗、薄膜成分控制和工艺参数优化等。
五、发展趋势物理气相沉积溅射技术在不断发展中，有一些新的趋势值得关注。
首先，随着纳米科技的发展，溅射技术在纳米材料制备方面具有广阔的应用前景。
其次，通过引入新的溅射模式和辅助能源，可以进一步提高薄膜制备的效率和质量。
此外，利用多靶材溅射和反应性溅射等方法，可以实现多组分薄膜的制备，拓宽了溅射技术的应用范围。
薄膜制备技术-溅射法
溅射法具有沉积温度低、薄膜成分和 厚度易于控制、适合大面积均匀成膜 等优点，广泛应用于电子、光学、机 械等领域。
溅射法的原理
当高能粒子（如惰性气体离子）轰击固体靶材表面时，会使得靶材表面的原子或分 子获得足够的能量，克服与基材之间的引力，从靶材表面溅射出来。
溅射出来的原子或分子在真空中飞行，并沉积在基材表面，形成薄膜。
薄膜制备技术-溅射法
目 录
• 溅射法简介 • 溅射法制备薄膜的工艺流程 • 溅射法制备薄膜的特点与优势 • 溅射法制备薄膜的挑战与解决方案 • 溅射法制备薄膜的发展趋势与展望
01
溅射法简介
溅射法的定义
溅射法是一种物理气相沉积技术，利 用高能粒子轰击固体靶材，使靶材表 面的原子或分子被溅射出来，并在基 材表面沉积形成薄膜。
技术创新与突破
为了进一步提高溅射法制备薄膜的性能和效率，未来将不断涌现技 术创新和突破，推动该领域的技术进步。
智能化与自动化
随着工业4.0和智能制造的兴起，溅射法制备薄膜技术将朝着智能 化与自动化方向发展，实现高效、精准和可靠的薄膜制备。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
溅射法可以用于制备各种金属、半导体、绝缘体 等材料，具有较广的适用范围。
工艺简单
溅射法制备薄膜工艺相对简单，操作方便，适合 于大规模生产。
环境友好
溅射法在制备过程中不需要使用有害气体或液体， 对环境友好。
溅射法制备薄膜的应用领域
电子器件
01
溅射法制备的金属薄膜、半导体薄膜等广泛应用于集成电路、
电子元件等领域。
溅射法中，基材的温度较低，一般在室温至数百摄氏度之间，因此特别适合于在塑 料、玻璃等不耐高温的基材上制备薄膜。
溅射法的原理
当高能粒子（如惰性气体离子）轰击固体靶材表面时，会使得靶材表面的原子或分 子获得足够的能量，克服与基材之间的引力，从靶材表面溅射出来。
溅射出来的原子或分子在真空中飞行，并沉积在基材表面，形成薄膜。
薄膜制备技术-溅射法
目 录
• 溅射法简介 • 溅射法制备薄膜的工艺流程 • 溅射法制备薄膜的特点与优势 • 溅射法制备薄膜的挑战与解决方案 • 溅射法制备薄膜的发展趋势与展望
01
溅射法简介
溅射法的定义
溅射法是一种物理气相沉积技术，利 用高能粒子轰击固体靶材，使靶材表 面的原子或分子被溅射出来，并在基 材表面沉积形成薄膜。
技术创新与突破
为了进一步提高溅射法制备薄膜的性能和效率，未来将不断涌现技 术创新和突破，推动该领域的技术进步。
智能化与自动化
随着工业4.0和智能制造的兴起，溅射法制备薄膜技术将朝着智能 化与自动化方向发展，实现高效、精准和可靠的薄膜制备。
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溅射法可以用于制备各种金属、半导体、绝缘体 等材料，具有较广的适用范围。
工艺简单
溅射法制备薄膜工艺相对简单，操作方便，适合 于大规模生产。
环境友好
溅射法在制备过程中不需要使用有害气体或液体， 对环境友好。
溅射法制备薄膜的应用领域
电子器件
01
溅射法制备的金属薄膜、半导体薄膜等广泛应用于集成电路、
电子元件等领域。
溅射法中，基材的温度较低，一般在室温至数百摄氏度之间，因此特别适合于在塑 料、玻璃等不耐高温的基材上制备薄膜。
薄膜的物理气相沉积——溅射法
溅射沉积的T发hom展son形简象的史把溅射现象
类比于水滴从高处落在平静的水面所引
• • • •
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• 阳极暗区，电子被阳极吸 收，离子被阳极排斥，形成负 的空间电荷区，电位升高，形 成阳极位降区；
• 阳极辉光，电子在阳极区 被加速，足以在阳极前产生电 离和激发，形成阳极辉光区。
3 .2 辉光放电与等离子体
等离子鞘层
• 电子与离子具有不同的 速度的一个直接后果是 形成所谓的等离子体鞘 层，即相对于等离子体 来讲，任何位于等离子 体中或其附近的物体都 将自动地处于一个负电 位，并且在其表面外将 伴随有电荷的积累。
• 当M1<<M2，有 E 2 0 ，说明轻粒子转移给重粒子的能量很小。
E1
3 .2 辉光放电与等离子体
辉光放电中的碰撞过程
• 非弹性碰撞 碰撞后粒子所获能量的最大值与碰撞前粒子能量之比
U M2 co2s
E1 2(M1M2)
• 当M1和M2相等时，有 U 1cos2 ，说明粒子最多将其能量的一半交出；
• 1963年，指出全长10m的连续溅射镀膜装置；
• 1965年，IBM公司研究出射频溅射法，使绝缘体材料的溅射成为可能；
磁控溅射法
溅射法是薄膜物理气相沉积的一种方法，他利用带有电荷的离子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的靶电极。
在离子能量合适的情况下，入射的离子将在与靶表面的原子碰撞过程中使后者溅射出来。
这些被溅射出来的原子将带有一定的动能，并且会沿着一定的方向射向衬底，从而实现在衬底上薄膜的沉积。
物质的磁控溅射现象：溅射是一个离子轰击物质表面，并在碰撞过程中发生能量能动量的转换，从而最终将物质表面原子激发出来的复杂过程。
它与入射离子能量，入射离子种类和被溅射物质种类以及离子入射角度有关。
一般来说，只有当入射离子的能量超过一定的阀值以后，才会出现被溅射物质的溅射。
大部分的金属的溅射阀值在10~40ev之间，每种物质的溅射阀值与入射离子的种类关系不大，但与被溅射物质的升华热有一定的比例关系。
随着入射离子能量的增加，溅射出来的原子数与入射离子之比（溅射产额）先是提高，其后在离子能量达到10kev左右的时候趋于平缓。
当离子能量继续增加时，溅射产额反而下降。
在一定加速电压和一定离子入射情况下，各种元素的溅射产额随元素外层d电子数的增加而增加，因而Cu，Ag，Au等元素的溅射产额明显高于Ti，Zr,Nb,Mo,W等元素的溅射产额。
使用惰性气体作为入射离子时，溅射产额较高。
由于经济性上的原因，在大多数情况下，均采用Ar离子作为溅射沉积时的入射离子。
磁控溅射：溅射法使用的靶材可根据材质分为纯金属，合金及各种化合物。
主要溅射方法有直流溅射、射频溅射、磁控溅射、反应溅射。
这里主要介绍磁控溅射方法。
速度为v的电子在电场E和磁感应强度为B的磁场中将受到洛伦兹的作用：F=-q（E+v*B）其中q为电子电量。
当电场与磁场同时存在的时候，若E，B,v三者互相平行，则电子的轨迹仍是一条直线：但若v具有与B垂直的分量的话，电子的运动轨迹将是沿电场方向加速，同时绕磁场方向螺旋前进的复杂曲线。
即磁场的存在将延长电子在等离子体中的运动轨迹，提高了他参与原子碰撞和电离过程的几率，因而在同样的电流和气压下可以显著地提高溅射的效率和沉寂的速率。
薄膜物理总结
一．薄膜制备的真空技术基础：薄膜制备方法物理方法：热蒸发法 溅射法 离子镀方法化学方法：电镀方法 化学气相生长法1,气体分子的平均自由程：气体分子在两次碰撞的间隔时间里走过的平均距离。
21d n πλ= d — 气体分子的有效截面直 2,单位面积上气体分子的通量：气体分子对于单位面积表面的碰撞频率。
3,流导：真空管路中气体的通过能力。
分子流气体：流导C 与压力无关，受管路形状影响，且与气体种类、温度有关。
4,真空泵的抽速: p — 真空泵入口处气体压力Q — 单位时间内通过真空泵入口处气体流量5,真空环境划分：低真空> 102 Pa中真空102 ~ 10-1 Pa高真空10-1 ~ 10-5 Pa超高真空< 10-5 Pa低压化学气相沉积：中、低真空（10~ 100Pa ）;溅射沉积： 中、高真空（10-2 ~ 10Pa ）;真空蒸发沉积： 高真空和超高真空（<10-3 Pa ）;电子显微分析： 高真空;材料表面分析： 超高真空。
6,气体的流动状态:分子流状态：在高真空环境下，气体的分子除了与容器壁外,几乎不发生气体分子间的相互碰撞。
特点：气体分子平均自由程大于气体容器的尺寸或与其相当。
（高真空薄膜蒸发沉积系统、各种材料表面分析仪器）粘滞流状态：当气压较高时，气体分子的平均自由程很短，气体分子间的相互碰撞较为频繁。
粘滞流状态的气体流动模式：层流状态：低流速黏滞流所处的气流状态，即气体宏观运动方向与一组相互平行的流线相一致。
紊流状态：高流速黏滞流所处的气流状态，气体不再能够维持相互平行的层状流动模式，而呈现出一种旋涡式的流动模式。
克努森（Knudsen）准数:分子流状态Kn＜1过渡状态Kn＝1~100粘滞流状态Kn ＞ 1007,旋片式机械真空泵工作原理：玻意耳-马略特定律（PV=C）即：温度一定的情况下，容器的体积和气体压强成反比。
性能参数：理论抽速Sp：单位时间内所排出的气体的体积。
薄膜的物理气相沉积II
薄膜附着性
薄膜与基材之间的附着力是评价薄膜质量的重要指标。如 果附着力不足，会导致薄膜脱落，影响其使用寿命。
薄膜致密性
致密的薄膜可以更好地保护基材免受腐蚀、氧化等损害。 然而，物理气相沉积过程中往往难以获得完全致密的薄膜 。
多层结构制备
制备多层结构薄膜是物理气相沉积的一个重要应用，但各 层之间容易出现成分和结构的不匹配，导致性能下降。
05 未来展望
薄膜的物理气相沉积技术在未来的应用前景
随着对可再生能源需求的增加，薄膜的物理气相沉积 技术有望在太阳能电池、燃料电池等高效能源领域发
挥重要作用，提高能源转换效率和稳定性。
输入 标题
医疗领域
薄膜的物理气相沉积技术可以应用于生物材料、药物 载体和医疗器械等领域，为医疗行业提供更安全、有 效的解决方案。
薄膜的物理气相沉积 ii
目录
CONTENTS
• 物理气相沉积技术简介 • 薄膜的物理气相沉积技术 • 薄膜的物理气相沉积技术发展现状 • 薄膜的物理气相沉积技术面临的挑战与
解决方案 • 未来展望
01 物理气相沉积技术简介
物理气相沉积技术的定义
物理气相沉积技术是一种利用物理过程，如蒸发、溅射或离 子束沉积等，将固体材料转化为气态或等离子态，然后通过 冷却或凝结过程在基底表面形成薄膜的技术。
利用辉光放电产生的等离子体中的离子和 中性粒子在基材表面沉积形成薄膜。
薄膜的物理气相沉积技术分类
1 2
根据沉积方式
分为热蒸发、电子束蒸发、激光脉冲沉积等。
根据沉积材料
分为金属、非金属、化合物等。
3
根据应用领域
分为光学薄膜、半导体薄膜、装饰薄膜等。
薄膜的物理气相沉积技术应用
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4.1 辉光放电和等离子体
电极 等离子体 真空室
匹配部件
RF 发生器
高真空泵
4.1 辉光放电和等离子体
High-energy electron collides with molecule. Hydrogen Carbon Carbon Collision results in dissociation of molecule. Hydrogen
薄膜制备技术-溅射法 第四章 薄膜制备技术 溅射法
溅射镀膜的特点 （1）对于任何待镀材料，只要能作成靶材，就可实 ）对于任何待镀材料，只要能作成靶材， 现溅射 （2）溅射所获得的薄膜与基片结合较好 ） （3）溅射所获得的薄膜纯度高，致密性好 ）溅射所获得的薄膜纯度高， （4）溅射工艺可重复性好，可以在大面积衬底上获 ）溅射工艺可重复性好， 得厚度均匀的薄膜
薄膜制备技术-溅射法 第四章 薄膜制备技术 溅射法
4.1 辉光放电与等离子体 4.2 物质的溅射现象 4.3 溅射沉积技术
薄膜制备技术-溅射法 第四章 薄膜制备技术 溅射法
溅射法 利用带电离子在电磁场的作用下获得足 够的能量，轰击固体（ 物质， 够的能量，轰击固体（靶）物质，从靶 材表面被溅射出来的原子以一定的动能 射向衬底，在衬底上形成薄膜。 射向衬底，在衬底上形成薄膜。 溅射法的分类 直流溅射 磁控溅射 偏压溅射 射频溅射 反应溅射
4.1 辉光放电和等离子体
♦产生辉光放电 通过混合气体中加直流电压、 或射频电压， 通过混合气体中加直流电压 、 或射频电压 ， 混 合气体中的电子被电场加速，穿过混合气体， 合气体中的电子被电场加速，穿过混合气体，与 气体原子或分子碰撞并激发他们，受激的原子、 气体原子或分子碰撞并激发他们，受激的原子、 或离子返回其最低能级时，以发射光（或声子） 或离子返回其最低能级时，以发射光（或声子） 的形式将能量释放出来。 的形式将能量释放出来。 不同气体对应不同的发光颜色。 不同气体对应不同的发光颜色。
二、射频溅射装置及特性
电源与电极间有电容存在，隔绝电荷流通的路径， 电源与电极间有电容存在， 隔绝电荷流通的路径， 自发产生负的自偏压的过程与靶材是绝缘体和金 属无关。 属无关。 射频电压周期性地改变每个电极的电位，因而每 射频电压周期性地改变每个电极的电位， 个电极都可能因自偏压效应而受到离子轰击。 个电极都可能因自偏压效应而受到离子轰击 。 实 际解决的办法将样品台和真空室接地， 际解决的办法将样品台和真空室接地 ， 形成一个 面积很大的电极，降低该极的自偏压鞘层电压。 面积很大的电极，降低该极的自偏压鞘层电压。
4.3 溅射沉积装置
三、磁控溅射装置及特性
1直流电源 2出水口 3进水口 4进气口 靶材 6真空泵 7 基片架 8基片偏压 直流电源 出水口 进水口 进气口 进气口5 真空泵 基片偏压
三、磁控溅射装置及特性
磁场的作用使电子不再做平行直线运动， 磁场的作用使电子不再做平行直线运动，而是围绕磁力线 做螺旋运动， 做螺旋运动，这就意味着电子的运动路径由于磁场的作用 而大幅度地增加， 而大幅度地增加，从而有效地提高了气体的离化效率和薄 膜的沉积速率。 膜的沉积速率。 磁控溅射比直流和射频溅射的沉积速率高很多。原因： 磁控溅射比直流和射频溅射的沉积速率高很多。原因： 1、磁场中电子的电离效率提高 、 2、在较低气压下（0.1Pa)溅射原子被散射的几率减小 、在较低气压下（ 溅射原子被散射的几率减小 提高了入射到衬底上的原子的能量， 提高了入射到衬底上的原子的能量，从而提高薄膜 的质量。 的质量。
4.2 物质的溅射现象
离子轰击固体表面可能发生一系列的物理过程， 离子轰击固体表面可能发生一系列的物理过程，每种过 程的相对重要性取决于入射离子的能量。 程的相对重要性取决于入射离子的能量。
4.2 物质的溅射现象
一、溅射的产额： 溅射的产额：
被溅射出来的原子个数与 入射离子数之比。 入射离子数之比。它与入 射能量，入射离子种类， 射能量，入射离子种类， 溅射物质种类及入射离子 的入射角度有关。 的入射角度有关。
图3.7
4.2 物质的溅射现象
入射离子能量的影响 只有入射离子能量超过一定阈值以后， 只有入射离子能量超过一定阈值以后，才能从 被溅射物质表面溅射出离子， 被溅射物质表面溅射出离子，阈值能量与入射 离子的种类关系不大，与被溅射物质的升华热 离子的种类关系不大， 有一定比例关系 随入射离子能量的增加，溅射产额先增加， 随入射离子能量的增加，溅射产额先增加，然 后处于平缓（ 后处于平缓（10Kev)，离子能量继续增加，溅 ，离子能量继续增加， 射产额反而下降
二、射频溅射装置及特性
工作原理
在射频溅射系统中， 在射频溅射系统中 ， 射频电势加在位于绝缘靶下面的 金属电极上，在射频电场作用下， 金属电极上 ， 在射频电场作用下 ， 在两电极间振荡运 动的电子具有足够高的能量产生离化碰撞，从而使放 动的电子具有足够高的能量产生离化碰撞， 电达到自持，阴极溅射的二次电子不再重要。 电达到自持，阴极溅射的二次电子不再重要。 由于电子比离子具有较高的迁移率，相对于负半周期， 由于电子比离子具有较高的迁移率 ， 相对于负半周期， 正半周期内将有更多的电子到达绝缘靶表面， 正半周期内将有更多的电子到达绝缘靶表面 ， 而靶变 成负的自偏压。它将在表面附近排斥电子， 成负的自偏压 。 它将在表面附近排斥电子 ， 吸引正离 子，使离子轰击靶，产生溅射。 使离子轰击靶，产生溅射。
B
C D
F E G
4.1 辉光放电和等离子体
2、辉光放电区域的划分 、
阴极辉光； 阴极暗区； 负辉光区；法拉第暗区； 阴极辉光； 阴极暗区； 负辉光区；法拉第暗区； 阳极柱；阳极暗区； 阳极柱；阳极暗区；阳极辉光 暗区是离子和电子从电场中获取能量的加速区， 暗区是离子和电子从电场中获取能量的加速区 ， 辉光 区相当于不同粒子发生碰撞、复合、电离的区域。 区相当于不同粒子发生碰撞、复合、电离的区域。
4.1 辉光放电和等离子体
等离子体 等离子体是一种中性、 高能量、 离子化的气体， 等离子体是一种中性 、 高能量 、 离子化的气体 ， 包含中性原子或分子、 原子团、 带电离子和自由 包含中性原子或分子 、 原子团 、 电子。 电子。 作用： 作用： 1、提供发生在衬底表面的气体反应所需要的大 、 部分能量 2、通过等离子刻蚀选择性地去处金属 、
4.2 物质的溅射现象
2 入射离子的种类和被溅射物质的种类
通常采用惰性气体离子来溅射，由图 知 通常采用惰性气体离子来溅射，由图3.7知， 重离子的溅射产额比轻离子高，但考虑价格因 重离子的溅射产额比轻离子高， 素，通常使用氩气作为溅射气体。 通常使用氩气作为溅射气体。 用相同能量的离子溅射不同的物质， 用相同能量的离子溅射不同的物质，溅射 产额也是不同的， 产额高， 产额也是不同的，Cu, Ag, Au产额高，而Ti, W, 产额高 Mo等产额低。 等产额低。 等产额低
பைடு நூலகம்
4.1 辉光放电和等离子体
一、辉光放电的物理基础
靶材是需要被溅射的物质， 靶材是需要被溅射的物质，作为 阴极，相对阳极加数千伏电压， 阴极，相对阳极加数千伏电压， 在真空室内充入Ar气 在真空室内充入 气，在电极间 形成辉光放电。 形成辉光放电。 辉光放电过程中，将产生Ar离子， 辉光放电过程中， 将产生 离子， 离子 阴极材料原子， 二次电子， 阴极材料原子 ， 二次电子 ， 光子 等。
4.2 物质的溅射现象
3、离子入射角度对溅射产额的影响 、 倾斜入射有利于提高 产额， 产额 ， 但当入射角接 近80°时，产额迅速下 ° 降
4.2 物质的溅射现象
合金的溅射和沉积： 合金的溅射和沉积： 溅射法的优点所制备的薄膜的化学成分与靶材基 本一致。 本一致。 自动补偿效应： 溅射产额高的物质已经贫化， 自动补偿效应 ： 溅射产额高的物质已经贫化 ， 溅 射速率下降， 而溅射产额低的物质得到富集， 射速率下降 ， 而溅射产额低的物质得到富集 ， 溅 射速率上升。 射速率上升。
Electron
Fluorine
Fluorine
Fluorine
Fluorine
Fluorine High-energy electron CHF3 molecule
Fluorine CHF2 radical Fluorine (neutral)
4.1 辉光放电和等离子体
直流电源E, 提供电压V和电流 和电流I则 直流电源 提供电压 和电流 则 V = E - IR。 。 1、辉光放电过程包括 、 初始阶段AB： 初始阶段 ：I=0 无光放电区 汤生放电区BC：I迅速增大 汤生放电区 ： 迅速增大 过渡区CD：离子开始轰击阴极， 过渡区 ：离子开始轰击阴极，产生二次 电子， 电子，又与气体分子碰撞产生更多离子 辉光放电区DE： 增大 增大， 恒定 辉光放电区 ：I增大，V恒定 异常辉光放电区EF： 异常辉光放电区 ：溅射所选择的工作区 A 弧光放电： 增大 增大， 减小 弧光放电：I增大，V减小 弧光放电区FG：增加电源功率， 弧光放电区 ：增加电源功率，电流迅速 增加
一、直流溅射装置及特性
工作原理： 工作原理：
当加上直流电压后，辉光放电开始，正离子打击靶面，靶 当加上直流电压后， 辉光放电开始， 正离子打击靶面， 材表面的中性原子溅射出， 材表面的中性原子溅射出，这些原子沉积在衬底上形成薄 膜。 在离子轰击靶材的同时， 在离子轰击靶材的同时，也有大量二次电子从阴极靶发射 出来，被电场加速向衬底运动，在运动过程中， 出来，被电场加速向衬底运动，在运动过程中，与气体原 子碰撞又产生更多的离子， 子碰撞又产生更多的离子，更多的离子轰击靶材又释放出 更多的电子，从而使辉光放电达到自持。 更多的电子，从而使辉光放电达到自持。
直流溅射装置及特性
三极溅射 在低压下，为增加离化率并保证放电自持， 在低压下，为增加离化率并保证放电自持，方法之一是 提供一个额外的电子源将电子注入到放电系统中。 提供一个额外的电子源将电子注入到放电系统中。