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等离子体技术可以产生具有化学活性的基团,已被广泛用于材料特性的改变；可以制造出具有特殊结构和表面特性的材料,这种效果往往是无法用其他商业技术手段实现的。对世界主要的制造工业来说,等离子体处理技术起着极其重要的作用。低温等离子体应用已经成为一项具有全球影响力的重要科学工程,对高科技经济的发展及传统工业的改造有着巨大的影响。工业上低温等离子体放电大都由电磁场激发产生,如射频(RF)放电、微波放电等。RF(频率在1-500MHz)放电与直流放电相比,能够在较低的气压下工作(等离子体的阻抗随频率的增大而减小),有效的电离机制(电子能够在整个周期里获得能量),空间分布很均匀；与微波放电相比,RF电源价格更便宜且电源功率更大以上这些特点使得RF等离子体成为工业应用最普遍的选择。本论文依托现有等离子体放电系统,通过调研和材料表面处理特殊要求,分析,设计、搭建研制了新型RF等离子体放电系统,相关放电系统的研制,实现了设计思想,达到了预期目标。主要表现在：(1)搭建研制了中等磁场(～6300G)的螺旋波等离子体(HWP)放电系统,实现了连续稳态的HWP放电；通过等离子体诊断开展等离子体特性研究,推进了新型诊断技术——磁绝缘折流探针的研制,并取得了初步的实验结果；在此基础上,首次提出强磁场EAST的放电方案,成功实现EAST壁清洗实验。为具有自主知识产权的Tokamak壁处理提供了有价值的科学参考。(2)首次搭建研制了多频电感耦合／电容耦合等离子体(ICP/CCP)放电系统,实现了离子能量,离子通量以及等离子体均匀性的独立控制；通过碳氟等离子体对SiC材料的刻蚀／沉积研究,找到了刻蚀／沉积的动态平衡参数,为具有自主知识产权的可控半导体刻蚀／沉积技术发展提供借鉴。针对不同放电系统特性及材料处理特殊要求,分别选择对应于不同放电系统的材料,开展RF等离子体与材料相互作用的研究。得到一系列研究结果：1)开展新型磁化RF等离子体放电与处理材料研究：针对Tokamak上石墨(Ⅳ族)壁材料开展清洗实验,结果表明未经等离子体处理的样品表面疏松多孔,平均颗粒尺寸较大,且吸附有大量微小的颗粒状杂质,而经过HWP处理的样品的表面更加致密紧实,平均尺寸减小,颗粒状杂质吸附去除明显。在中科院等离子体物理研究所EAST装置上实现RF电源、真空电极、匹配网络和天线连接。在不同形状尺寸的5类天线、电源频率、功率、磁场和放电气压的条件下开展HWP放电实验。通过朗缪尔探针测量系统对HWP参数进行诊断分析,发现放电阈值功率较低(<50W),反射功率很小。5号天线比其他天线激发的等离子体亮度更高,更加均匀；增加极向场后,等离子体沿着磁力线更加容易到达壁,有望实现更高效率的清洗2)利用RF磁控等离子体技术,制备了具有c轴择优取向的、有序的Cr/Cu掺杂ZnO纳米棒阵列,纳米棒垂直于Si衬底并有序地排列。对于Zno.94Cro.06O纳米棒阵列,光致发光和X射线吸收近边结构(XANES)结果表明样品中存在大量的Zn空位。且样品在XANES和高分辨率电子透射显微镜的测量范围内没有发现二次相的存在。样品在650℃时的饱和磁化强度为1.16μB/Cr,且随着衬底温度的降低而减小。Zn0.94Cr0.06O纳米棒阵列表现出明显的稳定的铁磁性,认为这来源于以Zn空位为媒介的束缚磁极化子模型。从第一性原理计算中得出,可以通过控制Zn空位来调控Zn0.94Cr0.06O纳米棒阵列的铁磁性,与实验结果相吻合。对于Zn0.92Cu0.08O纳米棒阵列,实验结果表明样品中存在大量的O空位,且没有发现其它任何二次相的存在。样品在600℃时的饱和磁化强度为0.12μB/Cr,且随着衬底温度的降低而减小。Zn0.92Cu0.08O纳米棒阵列表现出明显而稳定的铁磁性,其来源于以O空位为媒介束缚磁极化子模型。3)开展复杂电磁场条件下非磁化等离子体处理材料研究：利用多频ICP/CCP氮等离子体对超薄Hf02薄膜掺氮处理,改善了薄膜的表面结构,使漏电流特性改善(从4.6×104降到2.1×10-7A cm-2),而其与表面形貌没有关联。通过改变ICP功率,调节电子能量概率分布函数,控制等离子体中N的性质,使得更多的N原子掺入HfO2薄膜中。通过增加ICP功率,获得较低的有效电子温度和离子能量,从而降低薄膜表面的损伤。N原子的掺杂减少了相关能隙的O空位,从而降低了通过HfO2电介质的漏电流。利用多频ICP/CCP碳氟等离子体处理SiC材料,通过改变多频功率,调制等离子体中各活性基团的浓度,从而调控碳氟等离子体的刻蚀／沉积过程。主要研究了不同等离子体参数对SiC材料表面质量的影响。同时研究了C4F8/Ar多频ICP/CCP对SiC基片表面粗糙度和化学成分的影响,并建立模型分析了多频ICP/CCP处理能有效抑制基片表面碳氟残留物的原因。4)低能离子束辅助沉积纳米薄膜材料,在石英衬底上制备了透明导电的AZO薄膜。AZO薄膜的结构、电学及光学性质和辅源离子束能量密切相关。在辅源离子束能量为200eV下得到的AZO薄膜,其电阻率最低,为4.9×10-3Ω cm,且可见光透光率最高,为85%以上,并且获得了绒面结构。利用N2/Ar离子束辅助溅射沉积高品质较厚的Hf1-xZrxO1-yNy栅极绝缘层薄膜。详细研究了低能离子束辅助轰击对Hf1-xZrxO1-yNy薄膜的化学组分,热稳定性,表面形貌和光学特性的影响。通过能谱分析,证实利用物理气相沉积法,成功将N掺入了Hf1-xZrxO2薄膜,使得其结晶温度超过1100℃