Высокочастотный разряд

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ РАЗРЯД, электрический разряд в газе, возникающий под действием электрического поля высокой частоты (10⁵-10⁸ Гц). При более низких частотах плотность плазмы разряда значительно меняется за период поля и свойства такого разряда приближаются к свойствам разряда постоянного тока. При более высоких частотах необходимо учитывать изменение фазы поля в различных частях разряда и процессы распространения волн. В высокочастотном разряде ток в плазме переносится электронами, а в слоях пространственного заряда - током смещения.

Высокочастотное напряжение может быть приложено к электродам, расположенным внутри разрядного объёма или снаружи (безэлектродный разряд). Если напряжение приложено к плоским электродам, разряд называется ёмкостным, если к катушке индуктивности - индукционным. В ёмкостном высокочастотном разряде электрическое поле экранируется расположенным у электродов пространственным зарядом, поэтому для такого разряда характерны сравнительно малые токи и неравновесная плазма. Пространство между электродами заполнено ионами, которые практически не смещаются за период поля, а электроны движутся от одного электрода к другому, при этом средняя часть промежутка всегда заполнена квазинейтральной плазмой. Поле пространственного заряда направлено от плазмы к электроду, поэтому всегда существует среднее электрическое поле, ускоряющее ионы в сторону катода. Хотя ионный ток значительно меньше разрядного, создаваемого электронами, постоянное напряжение в слоях пространственного заряда может в зависимости от вкладываемой мощности достигать 10²-10³ В. Следовательно, мощность, идущая на ускорение ионов, может составлять значительную долю всей вкладываемой мощности. Ионы, бомбардирующие катод, приводят к его нагреву, распылению и эмиссии электронов, которые ускоряются в поле пространственного заряда и могут обеспечить ионизацию в плазменном столбе. В высокочастотном разряде низкого давления электроны проходят зазор между электродами без столкновений и бомбардируют анод. В этом случае режим высокочастотного разряда близок режиму положительного столба тлеющего разряда. При высоких давлениях (близких к атмосферному) высокочастотный разряд называется высокочастотной короной (смотри Коронный разряд), а при достаточной мощности источника он переходит в высокочастотную дугу. Удаляя один электрод, можно получить факельный разряд. В индукционном высокочастотном разряде экранировка электрического поля происходит за счёт скин-эффекта, поэтому для него характерны высокие токи и высокая плотность равновесной плазмы.

Высокочастотные разряды применяются в плазменной технологии микроэлектроники для нанесения и травления плёнок, в плазмохимии, в газовых лазерах и источниках света. Индукционные высокочастотные разряды используются также в плазмотронах.

Лит. : Райзер Ю. П. Физика газового разряда. 2-е изд. М., 1992; Райзер Ю. П., Шнейдер М. Н., Яценко Н. А. Высокочастотный емкостный разряд. М., 1995; Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Вводный том / Под редакцией В. Е. Фортова. М., 2000.

А. С. Смирнов.