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化學活化是指通過化學反應的方法處理襯底表面，使其具備化學活性以更好地與下一步處理方式相結合。隨著科技的飛速發展，襯底表面活化處理方法也變得更加多樣化。目前已經出現了很多針對襯底表面活化的處理方法，如化學溶液處理、等離子體表面處理、紫外-臭氧處理、準分子激光處理、電暈放電處理和表面接枝等。下面將詳細介紹等離子體表面處理方法。

等離子體表面處理

“等離子體”的物理定義是指低氣壓放電產生的電離氣體，正負電荷密度基本相等，可以存在于非常廣泛的溫度和壓力范圍內。等離子體是由高激發態的原子、分子、離子和自由基組成的，它們是由氣體（例如CO₂、O₂、N₂、NH₃和H₂）在微波、射頻（RF）波或高能電子激發下獲得的，可以分成高溫等離子體和低溫等離子體。其中，低溫等離子體對襯底表面處理應用十分普遍，常用作活化改性等表面處理。

低溫等離子體產生的自由基對襯底表面有四個主要影響：清除表面的有機污染物、通過燒蝕去除材料以增加表面積或去除弱邊界層、交聯或分支以增強表面的粘結性和表面活化以改善粘結界面的化學和物理相互作用。這四種效應同時發生，并且取決于處理條件和反應器的設計，這些效應中的一種或多種可能占據主導地位。等離子體處理襯底表面可以改變襯底表面化學性質，引入活性官能團，如羧基、氨基、甲基和羥基。

等離子體在空間上是中性的，即在給定的體積內正電荷和負電荷的數目相等。然而，離電極或材料表面最近的離子能夠被鞘層電壓加速到電子伏能量的10%。在等離子體處理過程中，這些加速離子會導致材料表面的化學鍵斷裂，并在其表面產生許多自由基。輝光放電通過電子轟擊和光化學過程使分子離解，在產生高密度的氣相自由基方面非常有效。并且自由基也可以存在于電子激發態，這種激發態攜帶的能量要比基態自由基多得多。氧自由基的最低激發態是基態以上220Kcal/mole，這足以破壞任何有機鍵。

當這些氣相自由基（或離子）撞擊材料表面時，它們有足夠的能量來破壞該表面的鍵，這導致其表面污染物的分解。這些污染物可以在等離子體中進一步反應，形成可揮發性物質，被真空系統除去。例如利用等離子體作用于金屬、玻璃和陶瓷表面，能夠使其表面得到清潔，因為等離子體通常是含氧的，能將有機污染物轉化成CO、CO₂和H₂O；對于光學元器件，尤其是腔內激光元器件，有時會利用等離子體清洗，以消除降低其性能的污染物。另外，這種處理方法會導致有機物表面逐漸消融，并在有機物表面形成殘留的自由基。它們既可以與自身反應產生表面的交聯，也可以與等離子體氣體甚至基態分子反應，在表面形成新的化學形態。

利用等離子體表面處理襯底表面可以改變襯底表面化學性質，引入活性官能團，如羧基、氨基、甲基和羥基。等離子體活化襯底表面的效率可通過工藝參數（壓力、時間等）的調整和等離子體氣體（N2、CO2等）的選擇進行控制。等離子體活化處理作為干法活化方法，不引入化學物質且對襯底表面傷害較小。