【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料加工领域，具体涉及一种多场耦合低气压等离子体界面调控系统。
技术介绍
1、等离子体界面调控系统已广泛应用于材料表面加工领域，然而常规等离子体调控系统难以实现衬底表面的精准调控，这严重影响衬底的后续应用。
2、由于等离子体中存在多种粒子，粒子之间相互耦合，共同作用于衬底，导致表面相互作用复杂，在常规等离子体调控系统中，外在放电参数与界面处放电特性并非映射关系，例如调节放电功率可同时改变界面处的粒子种类与粒子能量，这导致界面结构难以准确调控。
3、虽然现阶段国内外部分机构已采用双辉光等离子体调控系统实现部分放电特性的准确调控，但对于影响结构的主要参数，表面反应温度场、表面反应电场与表面反应磁场，仍难以实现有效的同步控制。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种多场耦合低气压等离子体界面调控系统，搭建了搭载反应温度场、反应电场、反应磁场控制模块的等离子体调控系统，可实现衬底表面均一、准确的结构调控。整个过程在干态环境中进行，无需引入杂质，尤其适用于对表面结构及均一性有较高要求的金属及半导体，实现衬底表面结构的准确调控。
2、实现本专利技术目的的具体技术方案为：
3、一种多场耦合低气压等离子体界面调控系统，包括低气压等离子体放电模块、温度场控制模块、电场控制模块和磁场控制模块；
4、所述低气压等离子体放电模块在温度场控制模块、电场控制模块和磁场控制模块的分别控制下进行气体等离子体反应；>
5、所述温度场控制模块、电场控制模块和磁场控制模块分别控制等离子体反应过程中的温度、电场和磁场参数。
6、进一步的，所述低气压等离子体放电模块包括泵组、反应腔体、衬底、放电单元和进气通道；
7、所述衬底设置在反应腔体内部，放电单元的放电口伸入反应腔体内部，反应腔体上设置进气通道，所述进气通道与反应气体连接；
8、所述反应气体为氢气、氩气、氮气、甲烷、水蒸气中的任意一种或组合；
9、所述反应腔体上还设置泵组，用于降低反应腔体内的气压。
10、进一步的，所述衬底设置电极，所述放电单元的放电口的电极和衬底的电极之间的间距范围为5cm-40cm；
11、所述放电单元的放电口的放电功率设置为50w-1000w。
12、进一步的，所述温度场控制模块包括温度场检测平台、控温平台、表面测温元件、控温液和控温液调节单元；
13、所述控温平台设置在低气压等离子体放电模块中，并设置在衬底底部，所述表面测温元件连接温度场监测平台，用于实时检测衬底温度，所述控温液在控温液调节单元的控制下流入或流出控温平台，以控制表面反应温度；
14、在所述低气压等离子体放电模块进行气体等离子体反应时，在等离子体放电的过程中，通过表面测温原件实时监控衬底表面温度，并根据温度高低以及所需求的温度，控制控温液流入或流出控温平台的流速，以实现低气压等离子体放电模块在反应过程中的温度控制。
15、进一步的，所述电场控制模块包括电场旋转平台、电场调节单元；
16、所述电场调节单元上设置直流电源，电场调节单元和电场旋转平台连接；
17、电场调节单元的直流电源在衬底表面产生电场，所述电场旋转平台与衬底的底部垂直设置，电场旋转平台在电场调节单元的调节下在衬底周围进行360度旋转，从而实现气压等离子体放电模的电场调节。
18、进一步的，所述磁场控制模块包括磁场旋转平台、磁场调节单元、磁场探测元件、电磁铁；
19、所述磁场旋转平台与衬底的底部垂直设置，磁场旋转平台上设置电磁铁，磁场探测元件和衬底连接，所述磁场旋转平台、磁场探测元件、电磁铁分别和磁场调节单元连接；
20、所述磁场调节单元控制电磁铁为低气压等离子体放电模块提供磁场，通过磁场探测元件实时检测衬底的磁场，并通过磁场旋转平台带动电磁铁转动在衬底周围进行360度旋转，并通过控制电流大小控制电磁铁的极性以及磁场大小，从而实现气压等离子体放电模的磁场调节。
21、进一步的，所述衬底采用任意金属与半导体材料中的一种制成，衬底面积范围设置为1cm2-2000 cm2，厚度设置为0.01mm-10mm。
22、进一步的，所述放电单元的放电类型为交流放电、射频放电、微波放电、螺旋波中的一种。
23、进一步的，所述电场控制模块的电场调节范围为0.1v-500v。
24、进一步的，所述磁场控制模块的磁场调节范围为0.01t-1t。
25、相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
26、(1)本专利技术表面温度场控制模块能在反应过程中实现表面温度的同步控制，包括限制表面温度的无规律升高或降低，或控制反应温度维持在既定范围；表面磁场控制模块能在反应过程中实现离子与电子的定向偏转及偏转半径，进而实现表面结构的调控；表面电场控制模块能在反应过程中实现离子与电子的定向加速或减速，进而实现表面结构的调控；
27、(2)相较于现有商业化低气压等离子体放电系统，本专利技术将温度场、电场、磁场耦合于放电系统中，并加以控制，能对衬底表面进行更精细的加工与结构控制。
28、下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。
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1.一种多场耦合低气压等离子体界面调控系统，其特征在于，包括低气压等离子体放电模块、温度场控制模块、电场控制模块和磁场控制模块；
2.根据权利要求1所述的多场耦合低气压等离子体界面调控系统，其特征在于，所述低气压等离子体放电模块包括泵组、反应腔体、衬底、放电单元和进气通道；
3.根据权利要求2所述的多场耦合低气压等离子体界面调控系统，其特征在于，所述衬底设置电极，所述放电单元的放电口的电极和衬底的电极之间的间距范围为5cm-40cm；
4.根据权利要求2所述的多场耦合低气压等离子体界面调控系统，其特征在于，所述温度场控制模块包括温度场检测平台、控温平台、表面测温元件、控温液和控温液调节单元；
5.根据权利要求2所述的多场耦合低气压等离子体界面调控系统，其特征在于，所述电场控制模块包括电场旋转平台、电场调节单元；
6.根据权利要求2所述的多场耦合低气压等离子体界面调控系统，其特征在于，所述磁场控制模块包括磁场旋转平台、磁场调节单元、磁场探测元件、电磁铁；
7.根据权利要求2所述的多场耦合低气压等离子体界面调控系
8.根据权利要求2所述的多场耦合低气压等离子体界面调控系统，其特征在于，所述放电单元的放电类型为交流放电、射频放电、微波放电、螺旋波中的一种。
9.根据权利要求5所述的多场耦合低气压等离子体界面调控系统，其特征在于，所述电场控制模块的电场调节范围为0.1V-500V。
10.根据权利要求6所述的多场耦合低气压等离子体界面调控系统，其特征在于，所述磁场控制模块的磁场调节范围为0.01T-1T。
...【技术特征摘要】
1.一种多场耦合低气压等离子体界面调控系统，其特征在于，包括低气压等离子体放电模块、温度场控制模块、电场控制模块和磁场控制模块；
2.根据权利要求1所述的多场耦合低气压等离子体界面调控系统，其特征在于，所述低气压等离子体放电模块包括泵组、反应腔体、衬底、放电单元和进气通道；
3.根据权利要求2所述的多场耦合低气压等离子体界面调控系统，其特征在于，所述衬底设置电极，所述放电单元的放电口的电极和衬底的电极之间的间距范围为5cm-40cm；
4.根据权利要求2所述的多场耦合低气压等离子体界面调控系统，其特征在于，所述温度场控制模块包括温度场检测平台、控温平台、表面测温元件、控温液和控温液调节单元；
5.根据权利要求2所述的多场耦合低气压等离子体界面调控系统，其特征在于，所述电场控制模块包括电场旋转平台、电场调节单元；
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【专利技术属性】
技术研发人员：卢思宇，欧阳博，张子浔，孙奕汛，李静文，宋锦鹏，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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