Experimental investigation of the electron impact excitation behavior in pulse-modulated radio frequency Ar/O2 inductively coupled plasma

原子物理学 激发 微秒 感应耦合等离子体 占空比 等离子体 化学 电子 材料科学 脉搏(音乐) 分析化学(期刊) 光学 物理 电压 探测器 量子力学 色谱法
作者
Chan Xue,Fei Gao,De‐Qi Wen,You‐Nian Wang
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:125 (2) 被引量:12
标识
DOI:10.1063/1.5079585
摘要

In inductively coupled plasmas (ICPs), mode transition between capacitive coupling (E mode) and inductive coupling (H mode) is a key issue. Using an intensified charge-coupled device camera, the mode transition-related behaviors of the electron impact excitation of Ar(2p1) are investigated under different discharge conditions in pulse-modulated radio-frequency (rf) Ar/O2 ICPs. The initiation time of the E-H mode transition at the initial stage of a pulse period is examined under nanosecond time-resolution for the first time. It is found that the initiation time increases with increasing the applied power (300-600 W), while it decreases with raising the duty cycle (50%-80%) or gas pressure (20-80 mTorr). Besides, we also examined the spatial-temporal electron impact excitation rate over the whole pulse period (microsecond time-resolution), especially in the H mode when the discharge is operated at the steady state. We found that as the O2 content/pressure increases, the electron impact excitation axially concentrates closer to the quartz window, and the bimodal structure becomes more prominent in the H mode. However, the excitation gets farther away from the window at higher power. In addition, the maximum value of the excitation rate appears earlier at the initial stage of a pulse period at higher pressure/O2 content.
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