[科普中国]-等离子体化学气相沉积

等离子体化学气相沉积(plasmachemical vapor deposition)是指用等离子体激活反应气体，促进在基体表面或近表面空间进行化学反应，生成固态膜的技术。按产生等离子体的方法，分为射频等离子体、直流等离子体和微波等离子体CVD等。1

简介等离子体化学气相沉积（ plasma chemical vapor deposition）简称PCVD，是一种用等离子体激活反应气体,促进在基体表面或近表面空间进行化学反应,生成固态膜的技术。等离子体化学气相沉积技术的基本原理是在高频或直流电场作用下，源气体电离形成等离子体，利用低温等离子体作为能量源，通入适量的反应气体，利用等离子体放电，使反应气体激活并实现化学气相沉积的技术。

PCVD与传统CVD技术的区别在于等离子体含有大量的高能量电子，这些电子可以提供化学气相沉积过程中所需要的激活能，从而改变了反应体系的能量供给方式。由于等离子体中的电子温度高达10000K，电子与气相分子的碰撞可以促进反应气体分子的化学键断裂和重新组合，生成活性更高的化学基团，同时整个反应体系却保持较低的温度。这一特点使得原来需要在高温下进行的CVD过程得以在低温下进行。

射频等离子体化学气相沉积射频等离子体化学气相沉积是等离子体增强化学气相沉积技术中的一种，其特点在于等离子体是高真空度下气体在射频交变电场的作用下发生电离而产生。根据射频电场耦台形式的不同，可以分为射频感应耦合斌和射频电容耦合式。

原理及特点原理是在高频或直流电场作用下，源气体电离形成等离子体，基体浸没在等离子体中或放置在等离子体下方，吸附在基体表面的反应粒子受高能电子轰击，结合键断裂成为活性粒子，化学反应生成固态膜。沉积时，基体可加热，亦可不加热。工艺过程包括气体放电、等离子体输运，气态物质激活及化学反应等。主要工艺参数有：放电功率、基体温度、反应压力及源气体成分。主要特点是可显著降低反应温度，已用于多种薄膜材料的制备。1

PCVD工艺的具体流程PCVD工艺的具体流程如下图所示：

(1)沉积。沉积过程借助低压等离子体使流进高纯度石英玻璃沉积管内的气态卤化物和氧气在1000℃以上的高温条件下直接沉积成设计要求的光纤芯中玻璃的组成成分。

(2)熔缩。沿管子方向往返移动的石墨电阻炉对小断旋转的管子加热到大约2200℃，在表面张力的作用下，分阶段将沉积好的石英管熔缩成一根实心棒(预制棒)。

(3)套棒。为获得光纤芯层与包层材料的适当比例，将熔缩后的石英棒套入一根截面积经过精心挑选的管子中，这样装配后即可进行拉丝。

(4)拉丝。套棒被安装在拉丝塔的顶部，下端缓缓放入约2100℃的高温炉中，此端熔化后被拉成所需包层直径的光纤(通常为125 cm)，并进行双层涂覆和紫外固化。

(5)光纤测试。拉出的光纤要经过各种试，以确定光纤的几何、光学和机械性能。2

PCVD工艺的发展PCVD与MCVD‘样，主要发展在芯棒的质量和直径方面。当前的PCVD工艺采用大直径合成石英管代替天然水晶熔制的石英管作为衬底管，同时改进了PCVD设备特性，提高了沉积速率和沉积长度。虽然目前PCVD仍采用套管法制作大预制棒，但预制棒的套管重达好几公斤，这就导致PCVD套管工艺从RIT[艺(采用小尺寸套管的工艺)变为RIC工艺(采用大尺寸套管的工艺)。2

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学