Кіріспе

Плазмалық тазарту - газ түрлерінен жасалған энергетикалық плазма немесе диэлектрлік кедергілік разряд (ДБД) плазмасын пайдалану арқылы қабықтарды және ластаушы заттарды алып тастау. Аргон мен оттегі сияқты газдар, сондай-ақ ауа мен сутек/азот сияқты қоспалар қолданылады. Плазма төмен қысымдағы газды иондау үшін жоғары жиілікті кернеулерді (әдетте kHz-тен >MHz-ке дейін) қолдану арқылы жасалады (әдетте атмосфералық қысымның 1/1000 шамасында), дегенмен атмосфералық қысымдағы плазмалар қазір де кең таралған.

Әдістер

Плазмада газ атомдары жоғары энергиялық күйлерге қозғылады және иондалады. Атомдар мен молекулалар қалыпты, төменгі энергиялық күйлеріне "релаксацияланған" кезде олар жарық фотонын шығарады, бұл плазмамен байланысты сипаттамалық "жарық" немесе жарық болып табылады. Әр түрлі газдар әр түрлі түстер береді. Мысалы, оттегі плазмасы ашық көк түсті шығарады. Плазманың белсенді түрлеріне атомдар, молекулалар, иондар, электрондар, еркін радикалдар, метастабильдер және қысқа толқын ультрафиолет (вакуумдық УФ-қажетті сәуле немесе қысқаша VUV) диапазонындағы фотондар жатады. Бұл қоспа плазмаға салынған кез келген бетке әсер етеді. Егер газ оттегі болса, плазма тиімді, экономикалық, экологиялық таза әдіс болып табылады. VUV энергиясы беттік ластаушы заттардың көптеген органикалық байланыстарын (яғни CH, CC, C=C, CO және CN) бұзуда өте тиімді. Бұл жоғары молекулалық салмақты ластаушы заттарды бөлшектеуге көмектеседі. Екінші тазарту әрекеті плазмада пайда болған оттегі түрлерімен (O2+, O2−, O3, O, O+, O−, иондалған озон, метастабильді қозған оттегі және еркін электрондар) жүзеге асырылады. Бұл түрлер органикалық ластаушылармен әрекеттесіп, H2O, CO, CO2 және молекулалық салмағы төмен көмірсутектер түзеді. Бұл қосылыстар салыстырмалы түрде жоғары бу қысымына ие және өңдеу кезінде камерадан шығарылады. Нәтижесінде, бет өте таза болады. Сұлбада. 2, материал тереңдігіне қатысты көміртегі құрамы қыздырылған оттегімен тазартудан бұрын және кейін көрсетіледі [1]. Егер бөлшек күміс немесе мыс сияқты оңай тотығатын материалдардан құралса, онда өңдеу үшін аргон немесе гелий сияқты инертті газдар қолданылады. Плазманың белсенді атомдары мен иондары молекулалық құм жарығы сияқты әрекет етеді және органикалық ластаушы заттарды ыдыратады. Бұл ластаушылар өңдеу кезінде буланып, камерадан шығарылады. Олардың көбісі көмірқышқыл газы және аз мөлшерде көміртек оксиді және басқа да көмірсутектер бар көмірқышқыл газы және су буы сияқты аз мөлшерде газдар болып табылады. Органикалық заттардың толық жойылған-жоғылмағанын түйісу бұрышын өлшеу арқылы бағалауға болады. Органикалық ластаушы бар болған кезде судың құрылғымен жанасу бұрышы жоғары болады. Ластаушы заттарды алып тастау арқылы байланыс бұрышы таза субстратпен байланыс сипаттамасына дейін азаяды. Сонымен қатар, XPS және AFM көбінесе бетін тазалау және стерильдеуді растау үшін қолданылады. Егер өңделетін бет үлгілі өткізгіш қабатымен (металл, ITO) қапталса, плазмамен тікелей байланыста (микроаркаларға жиырылуға қабілетті) өңдеу деструктивті болуы мүмкін. Бұл жағдайда плазмада метастабильді күйге қоздырылған бейтарап атомдар арқылы тазартуды қолдануға болады. Кремний және ИТО қабаттарымен қапталған шыны үлгілердің бетіне дәл осындай қолданбалардың нәтижелері суретте көрсетілген. 3. Өмірлік. Емдеуден кейін су тамшысының байланыс бұрышы өңделмеген беткегі мәнінен төмен болады. Сұлбада. 4, шыны үлгі үшін тамшы табандылығының релаксация қисығы көрсетіледі. Дәріленбеген бетке түскен сол тамшының суреті Сұлбада көрсетілген. 4 кіріктірілген. Суретте көрсетілген деректерге сәйкес келетін бетінің серпілу уақыты. 4 - шамамен 4 сағат. Плазмалық күлдіру - бұл плазмалық тазартуды тек көміртегін жою үшін қолданатын процесс. Плазмалық күлдіру әрқашан O2 газымен жасалады.

Тазалау және стерильдеу

Плазмамен тазарту химиялық реакция немесе өңделген беттердегі көмірсутектерді физикалық абрация арқылы органикалық ластануды жояды. Плазмамен тазарту қауіпті химиялық заттарды қамтитын, реагентпен ластану қаупін арттыратын және өңделген беттерді кесу қаупін тудыратын пиранья этаптары сияқты ылғалды химиялық процестерді алмастыруға болады.