等离子体有哪些独特的性质？

等离子体有哪些独特的性质？

等离子体是什么？

等离子体常被称为“物质的第四态”，本质是：

气体被能量激发后变成：电子 + 离子 + 中性原子 + 激发态分子 + 自由基 的混合体。

等离子体有哪些性质？

1，高温高能（但整体温度不一定高）

电子温度非常高（可达 1~10 eV，相当于上万 K）

但总气体温度并不一定高（低温等离子体 < 150℃）。
因为：

电子非常轻 → 很容易被电场加速

电子虽然动能大，但因为质量太小（就像一只飞得极快的苍蝇撞上一辆卡车），它们在碰撞时很难把能量传递给重粒子（离子或原子）。如果在低气压下，碰撞频率低，重粒子就来不及热起来。

所以产生了一个“奇怪的状态”：

局部微观极高能量，但整体温度可控（不会把晶圆烧掉）。

2，良好的导电性

普通气体（如空气）由中性的原子或分子组成，它们不带电，电子被牢牢束缚在原子核周围，无法自由移动，因此普通气体通常是绝缘体。

但在等离子体中，由于高温或强电场的作用，气体发生了电离。

电子挣脱束缚： 原子中的电子获得足够的能量，挣脱了原子核的引力，变成了自由电子。

形成离子： 失去电子的原子变成了带正电的离子。

结果： 此时物质不再是中性的，而是具有了良好的导电性。

3，化学活性强

电子撞击产生的碎片中，包含大量的自由基。

它们是带有“不成对电子”的原子或基团。因为电子总是倾向于成对存在，所以自由基处于极度不稳定的状态，它们极其渴望抢夺其他物质的电子以达到稳定。

这种“渴望”使得自由基能与几乎任何表面发生反应，即使是特氟龙（PTFE）这样极其惰性的材料，遇到等离子体中的自由基也会发生反应。

4，能发光

原子内部的电子获得能量后，会从低能级（基态）瞬间“跳”到高能级（激发态）。此时的原子处于“激发态”，是不稳定的，它想回到舒适的低能量状态。电子在极短的时间内（纳秒级）就会从高能级“掉”回低能级。

这种“掉落”释放出的能量差，必须有个去处。于是，它以光子的形式发射出去。这就是我们看到的辉光。