等离子清洗机中氧等离子体刻蚀对石墨涂层的性能研究

在氧等离子体轰击石墨涂层的过程中，基本的反应就是，氧等离子和石墨涂层中的表层C原子发生氧化反应，不论是生成了CO2或者CO，在等离子清洗机的反应腔内，是属于一种真空状态，所以反应的气体就会被抽离真空反应腔，而逝去C原子的石墨涂层就会发生很多结构和性能上的变化。

（a）为各向异性垂直的刻蚀机制（b）为各项异性水平刻蚀机制

各向异性垂直的刻蚀机制并不是字面理解直接垂直，而是指的是，氧等离子体在与表层的石墨涂层缺陷反应结束以后并不会重新寻找下层的石墨涂层中的缺陷，而是将顶层的完整的石墨涂层刻蚀结束才会与第二层的石墨涂层发生反应，而相反各项异性水平刻蚀机制是指的是在同时刻蚀缺陷的情况下，氧等离子体刻蚀会优先寻找下层的缺陷在上层石墨涂层的缺陷被刻蚀的同时氧等离子体会优先寻找下层石墨涂层的缺陷，对于整体的石墨涂层陷刻蚀速率远大于非缺陷处的刻蚀速率，所以会导致在刻蚀只剩下极少层数的时候，石墨涂层会留下比较大的缺陷和空隙。

PLUTO-T等离子清洗机

处理石墨案例

       处理前

  样品上贴了一片盖玻片作为阻挡

处理后

在经过PLTUO-T等离子清洗机处理之后，我们可以发现相对于处理前，处理后发生了很明显的变化。

结论

氧等离子刻蚀石墨涂层会使得上层石墨涂层的缺陷扩大，边界分离，粗糙度降低，还在一定程度上会给顶层的石墨涂层引入新的缺陷，这些结构变化会对石墨涂层的其他性能产生一定程度的影响，同时一定程度上证明了氧等离子刻蚀石墨涂层的刻蚀机制是一种各向异性的垂直刻蚀机制，在这种刻蚀机制的刻蚀下，石墨涂层的氧等离子刻蚀是属于层-层-层的刻蚀，而且在接近单层刻蚀的时候，刻蚀速率降低，石墨涂层底层的缺陷也不会扩大会得到很有效的控制和保证石墨涂层的完整性，从理论上说经过可控的等离子射频功率，等离子体的流量，一定程度上可以制备出可控缺陷的石墨涂层。说明氧等离子体刻蚀石墨涂层这一方法在制备石墨涂层方面有潜在的应用。