plasma等離子體處理有機(jī)材料原理

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2023-09-11

等離子體（plasma）,是一種由多種類型粒子如電子、離子與中性粒子所組成的非束縛態(tài)體系,是宇宙空間中物質(zhì)存在的主要形式。等離子體在宇宙空間里大量存在,宇宙中有的物質(zhì)是由等離子體構(gòu)成的,是構(gòu)成整個宇宙的主體,如沸騰著的宇宙氣氛、星體的內(nèi)核、從太陽吹到太空的粒子風(fēng)等。從物質(zhì)聚集體的有序程度看,固體的有序程度大于液體,液體又大于氣體,而等離子體在有序程度上更次于氣體,被稱為物質(zhì)的第四態(tài)。

低溫等離子體放電可以產(chǎn)生具有化學(xué)活性的物質(zhì),所以被廣泛用于改變材料表面特性的各個領(lǐng)域。

在電子工業(yè)中所使用的超大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)中,低壓環(huán)境下的低溫等離子體表面處理工藝起著不可替代的作用。例如使用氫氧等離子體來濺射沉積鋁、鎢或高溫超導(dǎo)薄膜使用氧等離子體在硅片上生長二氧化硅薄膜使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積來沉積不同種類的薄膜氧等離子體放電來清除光刻膠等等。

而在對有機(jī)材料的表面改性工藝中,低溫等離子體在不改變材料基底特性的前提下,通過改變材料的表面層微結(jié)構(gòu)、表面層物理性質(zhì)以及表面層化學(xué)特性,在高性能材料、復(fù)合材料和醫(yī)用材料等研究領(lǐng)域提供了新的解決方一案。

等離子體與有機(jī)材料的表面作用原理

有機(jī)材料的氣一固相等離子體化學(xué)反應(yīng)過程

在等離子體中含有的活性粒子與材料表面發(fā)生作用,會發(fā)生多種反應(yīng),而各類反應(yīng)的碰撞界面和反應(yīng)速率受到等離子體參數(shù)和材料表面特性共同作用。其中,等離子體參數(shù)包括放電功率、放電頻率、氣體流量、電極結(jié)構(gòu)和氣體配比等因素而材料表面特性除了與材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)外,還與材料的表面形狀、表面電位和表面溫度有關(guān)。

等離子體處理有機(jī)材料表面的過程中,一般存在以下反應(yīng)。

1、脫離反應(yīng)即部分低分子物質(zhì)從有機(jī)物表面脫離的過程,脫離的產(chǎn)物包括H2O、CO2、H2等等,這種反應(yīng)往往會引發(fā)其他后續(xù)反應(yīng)的進(jìn)行。

2、烷基脫氫反應(yīng)在等離子體中的氫非常容易發(fā)生原子化反應(yīng),而有機(jī)物中含有大量的氫元素,通過烷基的解離很容易得到原子化氫,所以在等離子體表面的脫氫反應(yīng)和兀電子自由基化反應(yīng)很活躍。當(dāng)原子態(tài)氧和有機(jī)物的烷基作用時,首先烷基脫氫發(fā)生碳基化,并進(jìn)一步氧化分解為CO2和H2O。而含雙鍵的有機(jī)物則會通過環(huán)氧化過程產(chǎn)生分解。

3、開環(huán)反應(yīng)當(dāng)提高電子能量后,芳香族化合物會發(fā)生開環(huán)反應(yīng),從苯環(huán)位置打開,生成不飽和碳?xì)浠衔?。含氮環(huán)以睛基為終端開環(huán),生成不飽和碳?xì)浠衔铩?/span>