薄膜低溫等離子體處理原理

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2023-08-18

低溫等離子體中含有多種組分，但主要還是電子對接觸的材料表面起作用，當等離子體與材料表面作用時，粒子會將攜帶的能量傳遞給材料表面，這些能量的傳遞會引起材料性能的改變。等離子體中電子所攜帶的能量范圍一般為0-20eV，與常見的構成有機分子的原子間共價鍵鍵能處于一個能級，這表明無論有機物是否具有不飽和鍵，等離子體處理可以打開有機物的舊共價鍵，并形成新的化學鍵。也正是因為兩者處于同一能級，使得等離子體處理的過程只是直接的能量轉移。當它們與材料表面發生作用時會將自身的能量傳遞給材料表面的原子和分子，發生復雜的化學及物理變化，從而改變了材料表面的潤濕性、粘結性、表面能等。

薄膜低溫等離子體處理原理

輝光放電產生的低溫等離子體具有能量低、強度大、穿透力小的特點，讓其作用于薄膜材料表面，進行低溫等離子體處理，通過控制處理時間和功率大小等因素，選擇合適的引入單體，可以實現對薄膜材料進行定性、甚至是定量的改性，從而賦予薄膜表面新的物理化學性質。

將薄膜材料置于非聚合性氣體等離子體氛圍中，在薄膜表面進行低溫等離子體處理，利用低溫等離子體中的帶能量的活性粒子轟擊薄膜材料表面，使薄膜材料中的高分子聚合物發生斷鍵重組，從而達到改性的目的。根據選擇的氣體的不同，可以分為兩個部分。第一種是如氬氣、氦氣等惰性氣體等離子體，它們在低溫等離子體處理過程中，不會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，由自由基引發薄膜材料本身發生交聯反應，從而引起材料表面微觀結構和物化性質的變化。另一種是如氮氣、氧氣等反應性等離子體，不僅會發生上述的交聯反應，使薄膜發生結構的變化，還會直接引入含氮和含氧的官能團，從而改變薄膜表面的化學成分。

等離子體處理過程復雜，不是由一種反應主導，而是會發生一系列的競爭反應，主要包括等離子體刻蝕反應、等離子體引發的交聯反應和活化反應。活化反應是指，等離子體在薄膜表面作用產生活性位點，在這些活性位點上引入功能性基團的反應，等離子體處理引入的基團主要是反應性氣體產生的。因此，等離子體處理對薄膜材料表面的微觀結構、物化性能和化學組成都會產生重大影響。

低溫等離子體表面處理工藝屬于干式工藝，操作簡單，無二次污染物，節能環保，而且能量效率高，處理時間短，可以處理各種材料，具有普遍適應性。對于薄膜材料表面處理，等離子體處理具有處理效果均勻的優點，而且作用的深度僅在薄膜表面幾納米到幾百納米的范圍，不影響薄膜材料的內部結構，可以充分發揮原薄膜材料的優點。因此，低溫等離子體技術在薄膜材料修飾和改性方面，應用的范圍越來越廣泛。