小功率平面微帶電感耦合微波等離子體源的研究.pdf

1、基于微系統(tǒng)的小功率微波等離子體技術(shù)是一項(xiàng)近幾年發(fā)展起來的集微電子技術(shù)、微波技術(shù)和等離子體技術(shù)于一體的高新技術(shù)。其基本思想是采用微帶電路通過小功率微波激勵小尺寸的等離子體，例如用不超過3～5瓦的微波功率使氣體電離，產(chǎn)生10毫米甚至0.2毫米尺寸的等離子體。這種基于微系統(tǒng)的小功率微波等離子體具有很多突出優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長、狀態(tài)穩(wěn)定、無電極污染、易與其它MEMS器件集成等等。由于此項(xiàng)技術(shù)在生物MEMS的殺菌消毒、小尺寸材料的處理以及

2、微化學(xué)分析系統(tǒng)等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，因而受到越來越廣泛的關(guān)注。本文根據(jù)小功率等離子體源的小型化要求，重點(diǎn)研究微帶電感耦合等離子體源(ICP)激勵天線的設(shè)計原理并加以研制。 本文在射頻MICP的基礎(chǔ)上，根據(jù)小型化等離子體源和小功率微帶螺旋電感耦合諧振天線的理論，研究電感耦合等離子體源天線的等效電路，分析等離子體激勵后對諧振天線的影響，通過理論分析，建立模型，提出了一種至上而下(Top-down)的設(shè)計方法，并使用MatLab對

3、其進(jìn)行理論計算，簡化了微型ICP天線設(shè)計流程。 為了驗(yàn)證理論計算，本文運(yùn)用軟件進(jìn)行仿真，設(shè)計了一個諧振在2.45GHz的微帶電感耦合等離子體源(ICP)激勵天線，研究相關(guān)參數(shù)對微帶諧振器性能的影響。仿真發(fā)現(xiàn)螺旋線圈的尺寸對諧振頻率的影響最明顯，其中螺旋線圈外徑對頻率的調(diào)整范圍較大，當(dāng)其他參數(shù)不變而增大外徑D<,0>時，諧振頻率減??；隨著介質(zhì)基片介電常數(shù)的增大，諧振頻率開始減小，輻射效率降低。理論計算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較基本符合。本