氣體放電產(chǎn)生的等離子體是集成電路制備不可或缺的關(guān)鍵技術(shù), 利用等離子體中活性粒子賦予的獨(dú)特的物理和化學(xué)特性, 可為超大規(guī)模集成電路制備提供具有定向性、選擇性和納米級(jí)精細(xì)性的綠色先進(jìn)加工技術(shù), 大規(guī)模應(yīng)用于其沉積、刻蝕、封裝、清洗等工藝制程.在材料表面改性、新材料制備、生物滅菌消毒、等離子體隱身、醫(yī)療器具及人造器官的清洗、臭氧生成、新型光源、廢棄物處理等領(lǐng)域也具有極其重要的應(yīng)用前景, 其低溫加工的特性使其成為柔性可穿戴智能材料和器件最合適的加工技術(shù)之一.

等離子體材料處理技術(shù)與等離子體和材料的相互作用密切相關(guān).不同的等離子體源及其放電設(shè)計(jì)具有不同的等離子體溫度、密度、活性種類和結(jié)構(gòu)特性, 適應(yīng)不同種類的材料處理; 不同種類的材料處理對(duì)等離子體特性也有不同的要求, 并且反過(guò)來(lái)影響等離子體放電的過(guò)程和特性.因此需要深入研究等離子體放電技術(shù)、等離子體特性診斷、等離子體材料處理的機(jī)理等, 特別是針對(duì)各種應(yīng)用需求建立其與等離子體特性的關(guān)聯(lián)與機(jī)制, 促進(jìn)等離子體材料處理技術(shù)在精細(xì)加工、新材料制備等各領(lǐng)域的應(yīng)用.研究方法包括理論數(shù)值模擬、診斷和實(shí)驗(yàn)研究.

等離子體放電及與材料相互作用示意圖

鑒于等離子體放電與材料相互作用領(lǐng)域關(guān)鍵物理問(wèn)題研究的挑戰(zhàn)性與緊迫性, 《物理學(xué)報(bào)》特組織“等離子體物理及其材料處理”專題, 邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)部分活躍在該領(lǐng)域前沿的專家撰稿, 以綜述和研究論文的形式, 從等離子體物理及其材料處理的角度, 較全面、深入地探討該領(lǐng)域最新研究成果.主要有以下三方面內(nèi)容: 1) 等離子體放電基本過(guò)程和機(jī)理研究, 包括低氣壓感性耦合等離子體源模擬研究進(jìn)展、大氣壓脈沖放電等離子體射流特性及機(jī)理研究、常壓針-板放電等離子體密度演化研究;2) 等離子體特性與診斷研究, 包括容性耦合等離子體中電子加熱過(guò)程及放電參數(shù)控制、電非對(duì)稱雙頻容性耦合CF4/Ar 放電電極間距對(duì)放電模式和刻蝕剖面影響的研究、基于前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的等離子體光譜診斷方法研究; 3)等離子體材料相互作用研究, 包括非熱等離子體材料表面處理及功能化研究進(jìn)展、常壓等離子體對(duì)柔性多孔材料表面處理均勻性的研究進(jìn)展、多孔材料的低溫刻蝕技術(shù)、等離子體制備自修復(fù)超疏水涂層纖維、大氣壓電暈等離子體射流制備氧化鈦薄膜的研究、等離子體對(duì)石墨烯的功能化改性、螺旋波等離子體制備多種碳基薄膜原位診斷研究、等離子氣化技術(shù)用于固體廢物處理的研究進(jìn)展.

希望本專題能促進(jìn)等離子體物理及其材料處理技術(shù)的進(jìn)步, 以及與各交叉研究領(lǐng)域的交流, 擴(kuò)大國(guó)內(nèi)等離子體物理及其材料處理研究的影響, 推動(dòng)該領(lǐng)域研究的蓬勃發(fā)展.