La densidad de la materia plasmática puede variar mucho en función del método de generación del plasma y de las condiciones en las que se crea. El plasma puede caracterizarse por su grado de ionización, que va desde débilmente ionizado (como en los plasmas capacitivos) hasta totalmente ionizado. La densidad del plasma se mide normalmente en partículas por centímetro cúbico (cm^-3).
Resumen de la respuesta:
La densidad de la materia plasmática es muy variable, desde las bajas densidades de los plasmas capacitivos hasta las altas densidades alcanzadas mediante métodos como las descargas inductivas, la resonancia ciclotrónica de electrones y las antenas de ondas helicoidales. La densidad del plasma depende de la energía y del método de ionización.
-
Explicación detallada:Plasmas de baja densidad:
-
Los plasmas capacitivos, a menudo utilizados en procesos como la deposición química en fase vapor mejorada por plasma (PECVD), suelen estar débilmente ionizados. En estos plasmas, la ionización es limitada, lo que conduce a densidades más bajas. Los precursores en estos plasmas no están altamente disociados, lo que resulta en tasas de deposición más bajas y densidades de plasma más bajas en general.Plasmas de alta densidad:
-
Por otro lado, los plasmas de alta densidad pueden generarse utilizando descargas inductivas, en las que una señal de alta frecuencia induce un campo eléctrico dentro de la descarga, acelerando los electrones en todo el plasma en lugar de sólo en el borde de la vaina. Este método puede lograr densidades de plasma mucho más altas, que son esenciales para procesos que requieren altas tasas de deposición o altos niveles de disociación de precursores.Otras técnicas para plasmas de alta densidad:
-
Los reactores de resonancia de ciclotrón de electrones y las antenas de ondas helicoidales son otras técnicas utilizadas para crear descargas de alta densidad. Estos métodos implican el uso de altas potencias de excitación, a menudo de 10 kW o más, para generar y mantener el plasma a altas densidades.Descarga de CC en entornos ricos en electrones:
-
Otro método para conseguir plasmas de alta densidad es a través de una descarga de corriente continua en un entorno rico en electrones, típicamente obtenida por emisión termoiónica de filamentos calentados. Este método da lugar a un plasma de alta densidad y baja energía, útil para la deposición epitaxial a altas velocidades en reactores de deposición química en fase vapor mejorada por plasma de baja energía (LEPECVD).Densidad de plasma frío:
El plasma frío, o plasma de no-equilibrio, se caracteriza por tener electrones a temperaturas muy altas (más de 10.000K) mientras que los átomos neutros permanecen a temperatura ambiente. La densidad de electrones en el plasma frío es generalmente baja comparada con la densidad de átomos neutros. Los plasmas fríos suelen producirse aplicando energía eléctrica a gases inertes a temperatura ambiente y presión atmosférica, lo que los hace accesibles y asequibles para diversas aplicaciones.
En conclusión, la densidad de la materia plasmática es un parámetro crítico que depende del método de generación del plasma y de las condiciones del entorno plasmático. Los plasmas de alta densidad son esenciales para muchas aplicaciones industriales y científicas, y se emplean diversas técnicas para conseguir las densidades de plasma deseadas.
