三氟甲烷和甲醛分子价壳层激发态的动力学参数研究

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作为一种重要的氟源气体,三氟甲烷分子被大量应用在半导体刻蚀工业上。在众多的刻蚀技术中,反应离子刻蚀技术因其具有高效的刻蚀能力、良好的各向异性以及刻蚀过程可控等优点而脱颖而出。反应离子刻蚀通过射频电源激励刻蚀气体辉光放电来产生自由电子,自由电子在电场作用下,与三氟甲烷分子碰撞并发生解离,产生大量自由基和离子,在离子物理溅射和自由基化学反应的双重作用下,刻蚀过程得以高效完成。为了优化和提升刻蚀效率,需要通过建模仿真来指导刻蚀,而电子碰撞解离截面作为等离子体建模的主要输入参数,直接影响了等离子体建模的精度。因此,获得精确的三氟甲烷分子的电子碰撞解离截面,具有十分重要的意义。本论文使用高分辨快电子能量损失谱仪,研究了三氟甲烷分子的价壳层激发能级结构和动力学参数。具体而言,在入射电子能量1500eV、能量分辨90meV的实验条件下,测量了 0.5°-7°的三氟甲烷电子能量损失谱。借助最小二乘法拟合和相对流量技术,得到了价壳层激发的绝对广义振子强度,并借由Lassettre多项式拟合该广义振子强度,将其外推至动量转移为零,得到了三氟甲烷分子各价壳层激发态的光学振子强度。随后,结合BE-scaling方法,得到了三氟甲烷从激发能量阈值到5000eV的积分截面。由于三氟甲烷分子的所有激发态都是解离或预解离态,所以得到的积分截面就是其中性解离截面。该积分截面数据不仅可以作为等离子体建模的输入参数,还可以作为严格检验相关理论方法的实验基准。此外,因为甲醛分子在天体物理和环境科学中有重要应用,因此本论文在入射电子能量1500eV、能量分辨80meV的实验条件下,测量了甲醛分子在1.5°-6°的电子能量损失谱。获得了其价壳层激发态的广义振子强度,将其外推至动量转移为零,给出了甲醛分子各价壳层激发态的光学振子强度。借助BE-scaling方法,得到了甲醛分子价壳层激发态从激发能量阈值到5000eV的积分截面。
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