薄膜低温等离子体处理原理

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-08-18

低温等离子体中含有多种组分，但主要还是电子对接触的材料表面起作用，当等离子体与材料表面作用时，粒子会将携带的能量传递给材料表面，这些能量的传递会引起材料性能的改变。等离子体中电子所携带的能量范围一般为0-20eV，与常见的构成有机分子的原子间共价键键能处于一个能级，这表明无论有机物是否具有不饱和键，等离子体处理可以打开有机物的旧共价键，并形成新的化学键。也正是因为两者处于同一能级，使得等离子体处理的过程只是直接的能量转移。当它们与材料表面发生作用时会将自身的能量传递给材料表面的原子和分子，发生复杂的化学及物理变化，从而改变了材料表面的润湿性、粘结性、表面能等。

薄膜低温等离子体处理原理

辉光放电产生的低温等离子体具有能量低、强度大、穿透力小的特点，让其作用于薄膜材料表面，进行低温等离子体处理，通过控制处理时间和功率大小等因素，选择合适的引入单体，可以实现对薄膜材料进行定性、甚至是定量的改性，从而赋予薄膜表面新的物理化学性质。

将薄膜材料置于非聚合性气体等离子体氛围中，在薄膜表面进行低温等离子体处理，利用低温等离子体中的带能量的活性粒子轰击薄膜材料表面，使薄膜材料中的高分子聚合物发生断键重组，从而达到改性的目的。根据选择的气体的不同，可以分为两个部分。第一种是如氩气、氦气等惰性气体等离子体，它们在低温等离子体处理过程中，不会在薄膜表面引入新的元素，而是在薄膜表面形成大量的自由基后，由自由基引发薄膜材料本身发生交联反应，从而引起材料表面微观结构和物化性质的变化。另一种是如氮气、氧气等反应性等离子体，不仅会发生上述的交联反应，使薄膜发生结构的变化，还会直接引入含氮和含氧的官能团，从而改变薄膜表面的化学成分。

等离子体处理过程复杂，不是由一种反应主导，而是会发生一系列的竞争反应，主要包括等离子体刻蚀反应、等离子体引发的交联反应和活化反应。活化反应是指，等离子体在薄膜表面作用产生活性位点，在这些活性位点上引入功能性基团的反应，等离子体处理引入的基团主要是反应性气体产生的。因此，等离子体处理对薄膜材料表面的微观结构、物化性能和化学组成都会产生重大影响。

低温等离子体表面处理工艺属于干式工艺，操作简单，无二次污染物，节能环保，而且能量效率高，处理时间短，可以处理各种材料，具有普遍适应性。对于薄膜材料表面处理，等离子体处理具有处理效果均匀的优点，而且作用的深度仅在薄膜表面几纳米到几百纳米的范围，不影响薄膜材料的内部结构，可以充分发挥原薄膜材料的优点。因此，低温等离子体技术在薄膜材料修饰和改性方面，应用的范围越来越广泛。