ИСТИНА

Кислородная плазма активно применяется в модификация материалов, травлении полупроводников, медицинской физике. Атомарный кислород является основным радикалом в таких приложениях, поэтому кинетика атомов О представляет большой интерес. Достаточно слабо изученной остаётся область повышенных давлений (выше 10 Торр). В данной работе в качестве объекта исследования выступает симметричный емкостной разряд в плазме чистого кислорода повышенного давления (10 – 100 Торр) в кварцевой трубке; к электродам прикладывалось переменное напряжение на частоте 81 МГц мощностью 50 – 500 Вт. Баланс атомов кислорода можно записать в виде d[O]/dt = Rdiss – [O]∙νloss , где Rdiss – вклад наработки атомов O (диссоциации молекул О2), νloss – скорость гибели атомарного кислорода. Так как d[O]/dt ≈ 0 в стационарных условиях, то отсюда видно, что, измерив скорость гибели νloss, можно оценить скорость наработки атомов. Озон может вносить значительный вклад в скорость гибели атомов кислорода при рассматриваемых давлениях за счёт объемных реакций O + O3 → O2 + O2. И хотя при высокой степени разогрева газа (до ~1 000 К), наблюдаемой в приосевой области кварцевой трубки, ожидается низкая концентрация О3, то возле стенок трубки, охлаждаемых проточной водой, концентрация озона может быть достаточно велика. Именно эта озоновая «корка» могла бы вносить большой вклад в гибель атомов О. С помощью спектроскопии поглощения были получены радиальные профили распределения концентрации озона по сечению трубки. Эта диагностика подтвердила наличие тонких пристеночных областей с повышенной концентрацией озона. Однако, основанные на этих измерениях оценки показывают, что концентрация [O3] ~ 1013 cm–3, что означает, что роль озона в гибели атомов О невелика, а значит, рекомбинация атомов кислорода происходит в основном на кварцевой стенке плазменного реактора с участием физ- и хем-адсорбированных атомов О. Эти результаты подтверждаются также независимыми измерениями в экспериментах с модуляцией тока разряда. Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (РФФИ) грант № 18-32-00932\18.