Диссоциация

Диссоциация - это начальный и наиболее ответственный этап в цепочке последующих химических реакций. Процесс диссоциации протекает по двухступенчатой схеме:

возбуждение молекулы,

- распад возбужденной молекулы на радикалы.

Диссоциация возможна, когда передаваемая налетающим электроном энергия меньше энергии ионизации и достаточна только для возбуждения колебательных состояний молекулы .

- сечение диссоциации, (27)

- (28)

константа диссоциации

Парная рекомбинация положительного и отрицательного ионов

Данный процесс протекает по схеме и представляет собой переход туннельный валентного электрона от иона В к иону А при расстоянии между ионами R = R₀ . Здесь: - расстояние наибольшего сближения,

- прицельный параметр соударения.

Сечение взаимодействия в этом случае , а сечение

рекомбинации : , (29)

где - энергия столкновения.

При малых энергиях столкновения , сечение рекомбинации . Константа парной рекомбинации ионов: , (30)

здесь -приведенная масса ионов

Тройная рекомбинация электронов и ионов.

При большой концентрации электронов процесс протекает по схеме :

-сечение тройной рекомбинации,

-константа тройной рекомбинации,

здесь - коэффициент тройной рекомбинации, где -начальная концентрация электронов. t-время тройной рекомбинации (~10^-3с.)

Модель процесса плазмохимической обработки.

Низкотемпературная газовая плазма НГП применяется при плазмохимической обработке материалов (в технологии микроэлектроники, в промышленности – резка, сварка, упрочнение и модифицирование поверхности, в плазмохимии). Для процессов технологии микроэлектроники модель процесса плазмохимической обработки имеет вид:

- формирование химически активной плазмы с образованием энергетически (ЭАЧ) и химически активных частиц (ХАЧ);

- доставки энергетических и химически активных частиц к поверхности обрабатываемого материала;

- взаимодействие энергетических и химически активных частиц с материалом обрабатываемой поверхности;

-отвод продуктов взаимодействия от поверхности обрабатываемого материала.

Плазма в отличии от энергетически активных частиц (возбужденных внешним воздействием на газ) генерируется в разрядах низкой (10² 10⁵ Гц), высокой (10⁵ 10⁸ Гц), сверхвысокой частоты (10⁹ 10¹¹ Гц) в постоянных электрических и магнитных полях. Параметры НГП составляют: давление 1,310^-1 1,310³ Па, степень ионизации газа 10^-6 10^-4, концентрация электронов 10¹⁵ 10¹⁸ м^-3, средняя их энергия 1 10 эВ и температура 10⁴ 10⁵ К. Средняя энергия ионов, атомов, молекул 0,01 1 эВ, а температура 3 810² К.

Вследствие различия средних энергий электронов и тяжелых частиц возможно проводить процессы при температуре окружающей среды, причем энергии электронов достаточно для протекания таких элементарных процессов как возбуждение, ионизация, диссоциация. Это позволяет получить выход продуктов реакции значительно больше термодинамически-равновесного. В результате протекания элементарных процессов в плазме находятся и возбужденные атомы, молекулы, ионы, а также, образовавшиеся в результате диссоциации молекул, свободные ионы и радикалы. Свободные ионы и радикалы имеют не спаренный электрон на внешней валентной оболочке, вследствие чего они проявляют высокую химическую активность, поэтому их называют химически активные частицы (ХАЧ), в отличии от энергетически активных частиц ( возбужденных внешним воздействием на плазму).