等离子体增强化学气相沉积技术基础
等离子体增强化学气相沉积(一)2024
等离子体增强化学气相沉积（一）引言概述:等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术是一种用于制备薄膜材料的重要方法。
通过在化学气相沉积过程中引入等离子体以增强反应活性，PECVD具有优异的控制性能和广泛的应用领域。
本文将介绍PECVD的原理、工艺条件、材料特性以及其在半导体、光电子、光伏等领域的应用。
一、PECVD技术原理1.等离子体的定义和性质2.化学气相沉积与PECVD的区别3.PECVD工艺的基本原理4.PECVD反应过程中的等离子体产生机制5.PECVD原理的研究进展二、PECVD的工艺条件1.反应器设计与选择2.沉积气体选择与流量控制3.沉积压力与温度的控制4.等离子体功率与频率的控制5.衬底表面准备与预处理三、PECVD材料特性1.薄膜厚度与均匀性2.表面质量与界面特性3.薄膜成分与化学组成4.电学性能与光学性能5.薄膜的结构与晶化性能四、PECVD在半导体领域的应用1.薄膜晶体硅的制备2.硅氮化薄膜的制备与应用3.高介电常数薄膜的制备与应用4.电子学器件的制备与优化5.半导体封装材料的制备与应用五、PECVD在其他领域的应用1.光电子材料的制备与应用2.光伏电池的制备与优化3.薄膜传感器的制备与应用4.生物材料的制备与表征5.其他领域中的PECVD应用总结:等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术具有广泛的应用领域和优异的控制性能。
通过引入等离子体，PECVD可以实现高质量薄膜材料的制备与优化，并在半导体、光电子、光伏和生物材料等领域发挥重要作用。
但是，该技术仍然面临一些挑战和问题，如等离子体的稳定性、控制性和薄膜的可伸缩性等。
未来的发展中，我们需要进一步研究PECVD的机理，探索新的工艺条件和材料特性，以实现更广泛的应用和性能优化。
等离子体增强化学气相沉积技术
等离子体增强化学气相沉积技术
等离子体增强化学气相沉积技术（PECVD）是一种利用等离子体反应来制备薄膜的技术。
该技术可以在低温下制备高质量的薄膜，具有广泛的应用前景。
PECVD技术的基本原理是将气体通过电场加热，使其形成等离子体，然后将等离子体沉积在基底上形成薄膜。
等离子体反应可以使气体分子发生化学反应，从而形成所需的化合物。
PECVD技术可以制备多种材料的薄膜，如氮化硅、氧化硅、碳化硅等。
PECVD技术具有许多优点。
首先，它可以在低温下制备高质量的薄膜，这对于一些温度敏感的基底非常重要。
其次，PECVD技术可以制备大面积的薄膜，这对于工业生产非常有利。
此外，PECVD技术可以制备多种材料的薄膜，这使得它在许多领域都有广泛的应用。
PECVD技术在半导体、光电子、涂层等领域都有广泛的应用。
在半导体领域，PECVD技术可以制备氮化硅、氧化硅等材料的薄膜，用于制备晶体管、电容器等器件。
在光电子领域，PECVD技术可以制备氮化硅、氧化硅等材料的薄膜，用于制备LED、太阳能电池等器件。
在涂层领域，PECVD技术可以制备碳化硅、氮化硅等材料的薄膜，用于制备防护涂层、耐磨涂层等。
等离子体增强化学气相沉积技术是一种非常重要的制备薄膜的技术。
它具有许多优点，可以制备多种材料的薄膜，应用领域广泛。
随着
科技的不断发展，PECVD技术将会在更多的领域得到应用。
等离子体增强化学气相沉积法
PECVDPECVD ( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ) -- 等离子体增强化学气相沉积法PECVD：是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。
为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积(PECVD).实验机理：是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。
优点：基本温度低；沉积速率快；成膜质量好，针孔较少，不易龟裂。
缺点如下：1.设备投资大、成本高，对气体的纯度要求高；2.涂层过程中产生的剧烈噪音、强光辐射、有害气体、金属蒸汽粉尘等对人体有害；3.对小孔孔径内表面难以涂层等。
例子：在PECVD工艺中由于等离子体中高速运动的电子撞击到中性的反应气体分子，就会使中性反应气体分子变成碎片或处于激活的状态容易发生反应。
衬底温度通常保持在350℃左右就可以得到良好的SiOx或SiNx薄膜，可以作为集成电路最后的钝化保护层，提高集成电路的可靠性。
几种PECVD装置图（a）是一种最简单的电感耦合产生等离子体的PECVD装置，可以在实验室中使用。
图（b）它是一种平行板结构装置。
衬底放在具有温控装置的下面平板上，压强通常保持在133Pa左右，射频电压加在上下平行板之间，于是在上下平板间就会出现电容耦合式的气体放电，并产生等离子体。
图（c）是一种扩散炉内放置若干平行板、由电容式放电产生等离子体的PECVD装置。
它的设计主要为了配合工厂生产的需要，增加炉产量。
等离子增强型化学气相淀积系统
等离子增强型化学气相淀积系统等离子增强型化学气相淀积系统（PECVD）是一种常用于制备薄膜材料的技术。
它通过将气体化合物引入等离子体中，利用化学反应在衬底表面上沉积出所需的薄膜。
PECVD系统在微电子、光电子、能源和材料科学等领域具有广泛的应用。
一、PECVD系统的工作原理PECVD系统主要由等离子源、气体供给系统、电源系统和反应室等组成。
其工作原理是通过施加高频交变电场或射频电场，使气体分子在等离子体中发生电离，生成活性离子和自由基。
这些活性离子和自由基在表面上发生化学反应，生成所需的薄膜材料。
二、PECVD系统的优势1. 高沉积速率：PECVD系统能够实现高速的薄膜沉积，提高生产效率。
2. 低沉积温度：与其他沉积技术相比，PECVD系统可在较低的温度下进行沉积，有利于对温度敏感的衬底材料进行加工。
3. 沉积均匀性好：PECVD系统能够实现较高的沉积均匀性，保证薄膜在整个衬底表面上的均匀沉积。
4. 多功能性：PECVD系统可以通过调节气体组分和工艺参数，实现多种不同材料的沉积，满足不同应用的需求。
三、PECVD系统的应用1. 微电子领域：PECVD系统可以用于制备硅氮化物薄膜、二氧化硅薄膜等，用于制备晶体管、电容器等微电子器件。
2. 光电子领域：PECVD系统可以用于制备氮化硅薄膜、氧化锌薄膜等，用于制备太阳能电池、光电传感器等光电子器件。
3. 能源领域：PECVD系统可以用于制备氮化硅薄膜、碳化硅薄膜等，用于制备锂离子电池、燃料电池等能源器件。
4. 材料科学领域：PECVD系统可以用于制备金刚石薄膜、氮化硼薄膜等，用于提高材料的硬度、耐磨性等性能。
四、PECVD系统的发展趋势1. 高效节能：未来的PECVD系统将进一步提高能源利用率，实现更高效的薄膜沉积，减少能源消耗。
2. 柔性加工：未来的PECVD系统将实现对柔性衬底的加工，满足可弯曲、可折叠等新型器件的制备需求。
3. 多功能一体化：未来的PECVD系统将实现多种功能的一体化，提高设备的多样性和灵活性。
PECVD工作工艺原理
PECVD工作工艺原理PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)，即等离子体增强化学气相沉积，是一种用于薄膜制备的工艺技术。
它通过产生等离子体和化学反应，将气体中的原子或分子沉积在基底表面上，形成具有所需性质的薄膜。
PECVD工艺在微电子、光电子、光伏等领域有广泛的应用。
一、工艺设备：PECVD工艺需要一个具有产生等离子体能力的等离子体反应腔体。
一般采用的反应腔体有平板状腔体、圆柱腔体和圆筒形腔体等。
其中，平板状腔体是最常见的设计，由两块平行的金属电极和绝缘材料构成。
电极上加上高频电压，产生等离子体区域，通过给气体供给能量，使其发生等离子体化，然后进一步与基底反应，形成薄膜。
二、材料选择：PECVD工艺所用的气体材料可以根据所需的薄膜类型和特性进行选择。
一般使用的气体有硅烷类气体、碳氢类气体、氧化物类气体等。
硅烷类气体如SiH4可以用于氢化非晶硅（a-Si:H）、多晶硅（μc-Si）、氮化硅（SiNx）等薄膜制备。
碳氢类气体如CH4用于制备含碳材料如石墨烯、钻石薄膜等。
氧化物类气体如N2O、O2用于制备氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）等薄膜。
1.等离子体产生：先在等离子体反应腔体内引入气体，然后加上高频电压，产生电磁场，激发电子，使其中的气体分子电离为正、负离子和自由电子。
这些离子和自由电子共同形成等离子体。
2.等离子体活化：等离子体中的电子具有高能量，可以激发气体分子内部的化学反应。
通过调节等离子体的参数，如功率、气压和流量等，可以控制等离子体激发和反应的效果。
3.气体沉积：等离子体中的活性物种在反应腔体的基底表面发生化学反应，产生薄膜物质。
这些活性物种可以是离子（正、负离子）、自由基或激发态分子。
薄膜的成分和性质可以通过改变气体的组成和工艺参数来控制。
4.薄膜沉积速率和性质调控：在PECVD过程中，可以通过调整工艺参数，如功率、气体流量、压力和基底温度等，来控制薄膜的沉积速率和性质。
PECVD的工作原理
PECVD的工作原理PECVD即等离子体增强化学气相沉积（Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition），是一种用于薄膜制备的技术。
它通过在反应室中生成和控制等离子体来沉积材料薄膜。
下面将详细介绍PECVD的工作原理。
1.等离子体的产生：等离子体是PECVD的关键部分，可以通过几种方式产生。
最常见的方法是通过将反应室内的气体电离来产生等离子体。
通过加入电压或放电电流来产生等离子体，电离的气体分子和碗粒在电场中被加速，形成激发态和离子。
这些活性粒子与反应室中的气体和基片相互作用，从而实现薄膜的沉积。
2.推动气体的选择：在PECVD中，推动气体通常选择稀释的惰性气体（如氩气）。
这些气体的主要作用是传递能量，使反应室内的气体电离，形成等离子体。
此外，推动气体还可帮助维持反应室内的稳定等离子体状态。
3.反应气体的选择：反应气体是PECVD中另一个重要的组成部分。
反应气体通过在等离子体中发生化学反应，形成沉积用的薄膜。
反应气体可以是有机气体、无机气体或二者的混合物，具体的选择取决于需要沉积的材料。
例如，硅氢化物（SiH4）和氨气（NH3）可用于沉积硅氮化薄膜。
4.基片的放置和加热：基片是PECVD中薄膜沉积的目标。
在工作过程中，基片通常被放置在等离子体发生装置的下方。
为了实现均匀的薄膜沉积，基片通常被加热。
加热可以提高反应的速率和质量，并使沉积的薄膜具有更好的附着力和致密性。
5.薄膜沉积：当等离子体和反应气体碰撞在基片上时，化学反应发生，形成沉积用的薄膜。
等离子体的存在可以降低活化能，从而使反应能够在较低的温度下发生。
此外，等离子体还可以提供足够的活性粒子来控制沉积的过程，如沉积速率、化学组成和薄膜性质。
6.控制和监测：PECVD过程中的控制和监测是确保薄膜具有所需性质的重要步骤。
通过调节反应气体的流量和压力，可以控制薄膜的厚度和化学组成。
同时，通过监测等离子体发生器的功率和频率，可以提供关于等离子体活性的信息。
等离子增强化学气相沉积法
等离子增强化学气相沉积法
解析
等离子增强化学气相沉积法是一种用等离子体激活反应气体,促进在基体表面或近表面空间进行化学反应,生成固态膜的技术。
基本原理
等离子增强化学气相沉积法原理是在高频或直流电场作用下，源气体电离形成等离子体，基体浸没在等离子体中或放置在等离子体下方，吸附在基体表面的反应粒子受高能电子轰击，结合键断裂成为活性粒子，化学反应生成固态膜。
沉积时，基体可加热，亦可不加热。
工艺过程包括气体放电、等离子体输运，气态物质激活及化学反应等。
工艺的具体流程
(1)沉积。
沉积过程借助低压等离子体使流进高纯度石英玻璃沉积管内的气态卤化物和氧气在1000℃以上的高温条件下直接沉积成设计要求的光纤芯中玻璃的组成成分。
(2)熔缩。
沿管子方向往返移动的石墨电阻炉对小断旋转的管子加热到大约2200℃，在表面张力的作用下，分阶段将沉积好的石英管熔缩成一根实心棒(预制棒)。
(3)套棒。
为获得光纤芯层与包层材料的适当比例，将熔缩后的石英棒套入一根截面积经过精心挑选的管子中，这样装配后即可进行拉丝。
(4)拉丝。
套棒被安装在拉丝塔的顶部，下端缓缓放入约2100℃的高温炉中，此端熔化后被拉成所需包层直径的光纤(通常为125 cm)，
并进行双层涂覆和紫外固化。
(5)光纤测试。
拉出的光纤要经过各种试，以确定光纤的几何、光学和机械性能。
等离子体增强化学的气相沉积法
等离子体增强化学的气相沉积法等离子体增强化学的气相沉积法是一种新兴的纳米材料制备技术，它结合了化学气相沉积与等离子体技术的优点，具有高效、灵活、可控的特点，是目前制备纳米材料的一种重要方法。
气相沉积法是一种在高温下利用气态化学反应使粒子沉积在基底上的技术，它具有简单、易于控制沉积物成分和结构、可以制备大面积、均匀度高等优点。
然而，气相沉积法仅能在接近常压或低压下进行，沉积物质的化学反应速度较缓，造成掺杂杂质的可能较大，同时，如果直接用气相反应来制备有机/无机材料，容易受到氧气和水分的干扰。
等离子体技术是一种将气体通过能量转化成等离子体，使其具有高能离子、自由基、激发态粒子等特性的技术。
等离子体反应是表面处理、涂层制备和纳米材料制备等领域的重要方法，由于等离子体处理过程中离子能量高、化学反应速率快，还存在电子、电磁场等多种物理化学特性，使得该技术精度高、可重复性好。
等离子体增强化学气相沉积法将气相沉积法和等离子体技术相融合，通过从等离子体中提取活性化学物质，使沉积物质分解产生自由基和激发态粒子来对气相物质进行化学反应，从而实现粒子的沉积和纳米材料的制备。
等离子体增强化学气相沉积法的优点是多方面的，一方面通过等离子体技术的作用，激发出活性化学物质，提高沉积物质的反应速率，降低了杂质的产生。
另一方面，利用等离子体体积充电电流的特征可以有选择性地匹配粒子气体离子，从而控制粒子的成分和形状。
还可以根据不同的离子束特性，控制不同的沉积效应，实现对粒子的组装和排列。
在气相沉积方法中，常用的等离子体技术有辉光放电等离子体、微波放电等离子体、射频等离子体和电弧等离子体等。
其中，强耗散、体积充电和离子轰击能量密度大的电弧等离子体通常是利用最为广泛的。
等离子体增强化学气相沉积法利用等离子体技术放电形成空气中的活性分子和离子，再通过一定的反应，使它们与计量电弧等离子体中的离子或有机分子形成复合体沉积在膜基底上，从而制备出需要的材料。
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等离子体增强化学气相沉积技术基础§1.1等离子体概论§1.1.1等离子体的基本概念和性质近代科学研究的结果表明，物质除了具有固态、液态和气态的这三种早为人们熟悉的形态之外，在一定的条件下，还可能具有更高能量的第四种形态——等离子体状态。
例如通过加热、放电等手段，使气体分子离解和电离，当电离产生的带电粒子密度达到一定的数值时，物质的状态将发生新的变化，这时的电离气体已经不再是原来的普通气体了。
由于这种电离气体不管是部分电离还是完全电离，其中的正电荷总数始终和负电荷总数在数值上是相等的，于是人们将这种由电子、离子、原子、分子或者自由基团等粒子组成的电离气体称之为等离子体[ 1]。
不管在组成上还是在性质上，等离子体不同于普通的气体。
普通气体由电中性的分子或原子组成，而等离子体则是带电粒子和中性粒子的集合体。
等离子体和普通气体在性质上更是存在本质的区别，首先，等离子体是一种导电流体，但是又能在与气体体积相比拟的宏观尺度内维持电中性；其次，气体分子间不存在净电磁力，而等离子体中的带电粒子之间存在库仑力；再者，作为一个带电粒子体系，等离子体的运动行为会受到电磁场的影响和支配。
因此，等离子体是完全不同于普通气体的一种新的物质聚集态。
应当指出，并非任何的电离气体都是等离子体。
众所周知，只要绝对温度不为零，任何气体中总存在有少量的分子和原子电离。
严格地说来，只有当带电粒子地密度足够大，能够达到其建立的空间电荷足以限制其自身运动时，带电粒子才会对体系性质产生显著的影响，换言之，这样密度的电离气体才能够转变成等离子体。
除此之外，等离子体的存在还有其特征的空间和时间限度，如果电离气体的空间尺度L不满足等离子体存在的空间条件L>>λD（德拜长度λD为等离子体宏观空间尺度的下限）的空间限制条件，或者电离气体的存在的时间不满足τ>>τp（等离子体的振荡周期τp为等离子体存在的时间尺度的下限）时间限制条件，这样的电离气体都不能算作等离子体[2]。
§1.1.2等离子体的特性参数描述等离子体的状态主要取决于它的组成粒子、粒子密度和粒子温度，其中粒子密度和温度是描述等离子体特性的最重要的基本参量[3]。
1）粒子密度和电离度如前所述，组成等离子体的基本成份是电子、离子和中性粒子。
通常分别用n e、n i和n g来表示等离子体内的电子密度、粒子密度和未电离的中性粒子密度，而当n e＝n i时，则可用n来表示二者中任一个带电粒子的密度，简称为等离子体密度。
然而，一般等离子体中可能含有不同价态的离子，也可能含有不同种类的中性粒子，因此电子密度与粒子密度不一定总是相等的。
对于主要是一阶电离和含有同一类中性粒子的等离子体，可以认为n e≈n i。
对于这种情形，电离度定义为：α=n e/( n e + n g)。
电离度很小的等离子体称为弱电离等离子体；当α较大（约大于0.1）时，称为为强等离子体；α＝1时，则叫完全等离子体。
在热力学平衡条件下，电离度仅仅取决于粒子种类、粒子密度及温度。
2）电子温度和粒子温度由于等离子体内不止有一种粒子，而且通常不一定有合适的形成条件和足够的持续时间来使各种不同的粒子达到统一的热平衡条件，因此不可能用一个统一的温度来对等离子体进行描述。
根据弹性碰撞理论，离子－离子、电子－电子等同类粒子间的碰撞频率远大于离子－电子间的碰撞频率。
况且同类粒子的质量相同，碰撞时能量交换最有效。
显然，等离子体内部应当是每一种粒子各自先行达到自身的热平衡态。
相比较而言，电子的质量最轻，达到热平衡的过程也进行得越快。
所以，等离子体的温度必须用不同的粒子温度加以描述。
通常，分别用T e、T i和T g来表示等离子体的电子温度、离子温度和中性粒子温度，考虑到“热容”，等离子体的宏观温度取决于重粒子的温度。
依据等离子体的粒子温度，可以将等离子体分为两大类。
当T e＝T i时，称为热平衡等离子体，这类等离子体不进电子温度高，重粒子温度也高，因此也叫高温等离子体。
当T e>>T i时，称为非平衡态的等离子体。
尽管这种等离子体的电子温度高达104K以上，但离子和原子之类的重粒子体温度却低到300～500K。
因此按照其重粒子温度的特点也叫做低温等离子体。
低温等离子体的特点表明，非平衡性对于等离子体化学与工艺具有十分重要的意义。
一方面等离子体中的电子具有足够高的能量，能够使得反应物分子实现激发、离解和电离；另一方面，由于反应能量是由电场通过电子提供的，能够在较低的温度下进行反应，使得反应体系可以保持低温。
正是因为如此，通常基于低温等离子体技术的设备投资少，节省能源，因此获得了非常广泛的应用。
§1.1.3等离子体的产生方法和原理获得等离子体的方法和途径多种多样，其中宇宙星球、星际空间以及地球高空的电离层等属于自然界产生的等离子体另当别论。
这里只讨论人为产生等离子体的主要方法和原理。
一般说来，电离的方法有如下几种[4]：1）光、X射线、γ射线照射：通过光、X射线、γ射线的照射提供气体电离所需要的能量，由于其放电的起始电荷是电离生成的离子，所形成的电荷密度通常极低。
2）辉光放电：通过从直流到微波的所有频率带的电源激励产生各种不同的电离状态。
3）燃烧：通过燃烧，火焰中的高能粒子相互之间发生碰撞，从而导致气体发生电离，这种电离通常称之为热电离。
另外，特定的热化学反应所放出的能量也能够引起电离。
4）冲击波：气体急剧压缩时形成的高温气体，发生热电离形成等离子体。
5)激光照射：大功率的激光照射能够使物质蒸发电离。
6)碱金属蒸气与高温金属板的接触：由于碱金属蒸气的电离能小，当碱金属蒸气接触到比电离能大的功函数的金属时，电离容易发生，因此碱金属蒸气与高温金属板的接触能够生成等离子体。
在上述的等离子体的产生方法中，辉光放电法所产生的低温等离子体在薄膜材料的制备技术中得到了非常广泛的应用。
有鉴于此，下面只对辉光放电法产生的低温等离子体技术进行介绍。
§1.2辉光放电等离子体的物理基础§1.2.1辉光放电装置辉光放电装置的形式多种多样，按照划分的标准不同而异。
根据辉光放电激励源频率的不同，辉光放电可分为直流辉光放电和交流辉光放电两种形式，其中交流辉光放电还可以按照激励源频率的高低划分为低频辉光放电、射频辉光放电、甚高频辉光放电以及微波辉光放电等。
而按照能量耦合方式的不同，辉光放电装置还可分为外耦合电感式、外耦合电容式、内耦合平行板电容式和外加磁场式等。
其中，在材料制备技术中较为普遍应用的是射频内耦合平板电容式。
其典型的试验装置示意图见图2.1。
以目前多采用的图2.1所示的射频电容形式辉光放电装置为例，当在系统的两个电极之间加上电压时，由阴极发射出的电子在电场被加速获得能量，通过与反应室中的气体原子或分子碰撞，使其分解、激发或电离，这一方面产生辉光，另一方面在反应室中形成很多电子、离子、活性基团以及亚稳的原子和分子等，其中电子的密度高达109-1012cm -3。
在一定的区域（阳极光柱区）中，粒子所带的正的和负的总电荷相等，是一种等离子体。
辉光放电也称为等离子体辉光放电。
组成等离子体的这些粒子，经过一个复杂的物理-化学反应过程，就会沉积在衬底上而形成薄膜。
§1.2.2辉光放电原理在图2.1所示的反应室中通入0.1Torr ～1Torr 左右的反应气体，并在上下两极板之间加上合适的激励电压时，在系统的两个电极之间就会产生放电现象，形成放电电流。
一般说来，辉光放电分为有恒定电压特性的正常辉光放电和有电流饱和特性的异常辉光放电。
在实际的样品制备过程中，经常的选择实现后者的工艺条件。
辉光放电区域由发光部分和暗区部分组成，其外观如图2.2所示。
辉光区可分成许多小区域，每一个小区域的辉光度及其宽度差别很大。
由于从阴极发射出的电子能量非常低，很难对气体分子发生作用，因此在非常靠近阴极的地方形成阿斯顿暗区。
从阴极发射出来的电子，在穿过阿斯顿暗区的过程中，被在放电电压中占大部分的阴极电压降产生的电场加速，获得了足够的能量，当它们与气体分子作用时，就会使气体分子激发而发光，形成阴极辉光区。
与气体分子没有发生作用的电子，穿过阴极辉光区后被进一步加速，由于此时电子的能量超过了分子激发所需能量的最大值，再与气体分子作用时，就会使其分解、电离，从而产生大量的离子和低速电子，发光变弱，形成阴极暗区（也称之为克鲁克斯暗区）。
阴极暗区中形成的大量的低速电子受到加速后，进而激励气体分子，使其发光，这就是负辉光区。
在负辉光区，由于电子密度变大，电场急剧减弱，电子能量的减小使得分子最有效地激发。
随后，电子能量降到很小，与离子再复合而发光变弱，形成法拉第暗区。
此后由于电场逐渐增强，形成正柱区，该区内的场强一样，电子和正离子基本上满足电中性条件，即处于等离子体状态。
而在阳极附近，电子被阳极吸引，离子被阳极排斥而形成阳极暗区，由于阳极的气体被加速了的电子激发，阳极便被阳极辉光所覆盖。
对于高频电源激励条件下的辉光放电过程而言，只有质量很小的电子才能够跟得上电场的变化，质量远大于电子的离子基本上不动，它们从电场中获得的能量很少，于是，正离子被积累在克鲁克斯暗区一侧，使电极呈现出一个负的自偏压。
所以，在高频电源激励产生的辉光放电等离子体中，主要的能量转换过程通过电子在电场中的加速以及电子与气体分子的相互碰撞来实现。
阴极辉光 正柱区 阳极辉光阳极暗区法拉第暗区 负辉区 阴极暗区 阿斯顿暗区 ＋阴图2.2 辉光放电的外观示意图§1.3等离子体化学气相沉积技术§1.3.1等离子体增强化学气相沉积的主要过程等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术是借助于辉光放电等离子体使含有薄膜组成的气态物质发生化学反应，从而实现薄膜材料生长的一种新的制备技术。
由于PECVD技术是通过反应气体放电来制备薄膜的，有效地利用了非平衡等离子体的反应特征，从根本上改变了反应体系的能量供给方式。
一般说来,采用PECVD技术制备薄膜材料时，薄膜的生长主要包含以下三个基本过程：首先，在非平衡等离子体中，电子与反应气体发生初级反应，使得反应气体发生分解，形成离子和活性基团的混合物；其二，各种活性基团向薄膜生长表面和管壁扩散输运，同时发生各反应物之间的次级反应；最后，到达生长表面的各种初级反应和次级反应产物被吸附并与表面发生反应，同时伴随有气相分子物的再放出。
具体说来，基于辉光放电方法的PECVD技术，能够使得反应气体在外界电磁场的激励下实现电离形成等离子体。
在辉光放电的等离子体中，电子经外电场加速后，其动能通常可达10eV左右，甚至更高，足以破坏反应气体分子的化学键，因此，通过高能电子和反应气体分子的非弹性碰撞，就会使气体分子电离（离化）或者使其分解，产生中性原子和分子生成物。