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辉光放电聚合物(Glow Discharge Polymer,GDP)是一种非晶碳氢材料,具有诸多优点,是惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)物理实验靶丸的首选烧蚀层材料。目前,制备GDP薄膜主要采用等离子体增强化学气相沉积方法,以电感耦合的方式使混合气体反式二丁烯/氢气(Tran-2-Butene/Hydrogen,T2B/H2)等离子体化,从而产生大量的带电离子、中性基团、电子和其它等离子体片段。随后等离子体中的活性基团沉积到薄膜表面,使GDP薄膜在基底表面生长。由此可见,影响GDP薄膜性能的本质因素是等离子体中的粒子状态,而粒子状态通过等离子体参数来描述。然而,我们的研究还主要集中在工艺参数对GDP薄膜性能的影响,等离子体的空间参数与GDP薄膜性能之间的关系还尚不明确。本论文针对薄膜生长过程的T2B/H2等离子体空间分布和GDP薄膜的性能分别进行了研究。在此基础上,分析了 T2B/H2/TMS等离子体参数与Si-GDP薄膜结构之间的关系,为理解影响Si-GDP薄膜结构的根本因素奠定基础。本论文主要获得了以下几点结论:(1)对径向距离为0 mm-20 mm和轴向距离为15 mm-35 mm范围内的T2B/H2等离子体状态进行研究,分析等离子体参数的空间分布规律。首先,利用Langmuir探针诊断电子能量分布函数、等离子体电势、电子密度和有效电子温度等电子特征参数随径向距离的变化规律;其次,利用四级质谱仪诊断离子密度和离子能量随径向距离和轴向距离的变化规律。结果表明:对于电子特征参数,在0mm-20mm的径向范围内,随着径向距离的增大,高能电子逐渐减少,等离子体电势逐渐降低,电子密度减少,有效电子温度降低。而对于离子特征参数,随着径向距离增大,饱和CH离子的相对密度逐渐增多,不饱和CH离子的相对密度逐渐减少;随着轴向距离增大,聚合作用逐渐增强,裂解作用逐渐减弱;当工作压强为10 Pa、射频功率为15 W时,典型CH离子C2H6+(m/e=30)的离子能量分布函数在空间中呈现双峰分布,且双峰分布随径向距离增大逐渐明显,随轴向距离增大逐渐减弱。(2)在径向距离为0 mm-20 mm和轴向距离为15 mm-35 mm范围内研究不同位置GDP薄膜的沉积速率、表面形貌和化学结构的变化规律。结果表明:在10 Pa、15 W的工艺参数条件下,沉积速率随着空间(包括径向和轴向)距离的增大均逐渐减小。当空间距离较近时,薄膜表面均有孔洞缺陷。随着径向距离的进一步增大,薄膜表面形貌变化不明显。随着轴向距离的进一步增大,聚合作用逐渐明显,GDP薄膜表面逐渐出现鼓包缺陷。当轴向距离为20 mm时,薄膜表面缺陷较少。随着径向距离增大,C=C双键逐渐减少,C-C单键逐渐增多。GDP薄膜中支链碳随着轴向距离增大而逐渐减少,网状结构中的甲基减少。(3)分析通入TMS气源后T2B/H2/TMS等离子体的径向分布规律,并在径向距离为0mm-20mm范围内研究不同Si-GDP薄膜的化学结构变化规律。研究发现,随着径向距离增大,小分子CH片段的相对密度呈现出先增大后减小的趋势,而大分子CH片段的相对密度随径向距离呈现出相反的变化趋势。CH碎片离子的能量随径向距离增大而逐渐减小,sp3/sp2和Si元素的含量随径向距离逐渐增大。通过结合等离子体参数与薄膜性能两方面分析T2B/H2电感耦合等离子体空间分布对薄膜性能的影响,有助于从根本上认识影响GDP薄膜性能的因素,并为理解T2B/H2/TMS等离子体参数与Si-GDP薄膜结构之间的关系奠定了基础。