La densité de la matière plasmatique peut varier considérablement en fonction de la méthode de génération du plasma et des conditions dans lesquelles il est créé.
Le plasma peut être caractérisé par son degré d'ionisation, qui va d'une ionisation faible (comme dans les plasmas capacitifs) à une ionisation complète.
La densité du plasma est généralement mesurée en particules par centimètre cube (cm^-3).
5 facteurs clés à connaître
1. Plasmas de faible densité
Les plasmas capacitifs, souvent utilisés dans des procédés tels que le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD), sont généralement faiblement ionisés.
Dans ces plasmas, l'ionisation est limitée, ce qui entraîne des densités plus faibles.
Les précurseurs dans ces plasmas ne sont pas fortement dissociés, ce qui entraîne des taux de dépôt plus faibles et des densités de plasma globalement plus faibles.
2. Plasmas à haute densité
Les plasmas à haute densité peuvent être générés à l'aide de décharges inductives, où un signal à haute fréquence induit un champ électrique à l'intérieur de la décharge, accélérant les électrons dans l'ensemble du plasma plutôt qu'à la périphérie de la gaine.
Cette méthode permet d'obtenir des densités de plasma beaucoup plus élevées, qui sont essentielles pour les procédés nécessitant des taux de dépôt élevés ou des niveaux élevés de dissociation des précurseurs.
3. Autres techniques pour les plasmas à haute densité
Les réacteurs à résonance cyclotronique électronique et les antennes à ondes hélicoïdales sont d'autres techniques utilisées pour créer des décharges à haute densité.
Ces méthodes impliquent l'utilisation de puissances d'excitation élevées, souvent 10 kW ou plus, pour générer et maintenir le plasma à des densités élevées.
4. Décharge à courant continu dans des environnements riches en électrons
Une autre méthode pour obtenir des plasmas de haute densité consiste à utiliser une décharge à courant continu dans un environnement riche en électrons, généralement obtenu par émission thermionique à partir de filaments chauffés.
Cette méthode permet d'obtenir un plasma de haute densité et de faible énergie, utile pour le dépôt épitaxial à des taux élevés dans les réacteurs de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma à basse énergie (LEPECVD).
5. Densité du plasma froid
Le plasma froid, ou plasma non équilibré, est caractérisé par la présence d'électrons à des températures très élevées (plus de 10 000 K) alors que les atomes neutres restent à la température ambiante.
La densité des électrons dans le plasma froid est généralement faible par rapport à la densité des atomes neutres.
Les plasmas froids sont généralement produits en appliquant de l'énergie électrique à des gaz inertes à température ambiante et à pression atmosphérique, ce qui les rend accessibles et abordables pour diverses applications.
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