感应耦合氦放电数值模拟

发布时间：2020-06-13 07:01

【摘要】：在过去的三十年里,低温等离子体的应用主要从照明、微电子设备到新材料制造,远远超过我们的预期。射频等离子体从10~5 Hz到10~9 Hz,特别是现在用于处理金属,半导体和绝缘材料制造的超级大集成电路(ULSI),存储各种功能性薄膜和修改表面属性。然而其研发并不平衡,等离子体系统相比非电离气体复杂很多,至今仍有诸多物理机制未透彻掌握。在产业的一些利用中,等离子体加工过程的物理机理不敷领会,较多进程的机理仍旧不清晰,且受庞大而复杂的工艺图像等要素影响造成等离子体应用技术缺乏可行的监测调节措施,最终形成的工艺稳定性弱,产品质量差异大,效率低下等现状。因此低温等离子体物理的基础应用研究尤为重要,而实验研究在基础研究中面临更加严峻的考验。进入计算机时代后数字化飞速发展,数值计算和数据模拟已成为理论研究不可或缺的部分。本论文对低温等离子体放电进行研究,以解决实际应用问题为出发点,主要做了以下几方面的探究工作:1、对反应气体在放电中使用的线圈进行评估,以氩气作为标准反应气体比较三种不同线圈材质对放电结果的影响。经过模拟综合对比发现,线圈材料对感应等离子体的影响并不是很明显,通常研究都选取Cu线圈。2、通过comsol软件建立了二维的流体力学模型,模拟了氦感应耦合等离子体的放电过程,绘制离子能量分布函数。氦气放电过程比氩气更纯粹,利用氦气放电研究等离子体放电细节问题。3、本文研究了外界参数输出功率、放电气压以及放电温度对等离子体放电特性的影响,分别给出了电子数密度、氦原子密度、线圈电阻及功率,电势分布,电场模的模拟二维图。其中放电功率从1000 W—3000 W递增时,电子数密度递减,而电子温度及电势分布都是递增的;当气压由0.02 torr—0.16 torr倍数增加时,电子数密度与电子温度都是递增的,而电势分布趋势较为复杂;当温度从300 K—1200 K递增时,电子数目,温度以及电势都呈减小趋势。4、同样的放电条件与氩气作对比,两者变化趋势有所不同,发现氩气放电电子数随着气压增加而增加,但电子温度与电势都在减小;氩气放电电子数以及电势都随温度剧烈减小。目前研究的主要是氩气放电,通过与氩气放电过程进行综合比较,据此,提出混合气体放电,以期通过两种气体的比例掺杂实现更高的放电性能。
【图文】：

状态图,第四,状态,低温等离子体技术

第一章绪论体的概念性质非束缚态宏观体，其定义是指由大量带电，并且表现出集体行为的一种准中性气体电基本现象，1879 年，克鲁克斯在放电先指出了物质的性质存在第四种状态。中的振荡时，等离子体(plasma)这一术语示。迄今为止，等离子体的发展已度过业工艺领域来说，，起着无可替代的作用。及低温等离子体技术应用开发，推动了独立的学科。从 1980 年开始，低温等离占有一席之地。

等效电路图,等效电路图

的长程库仑相互作用所产生的集体效果，通过等离子体频率、德拜基本碰撞和反应过程都发生在气相和表面在低温等离子体的基础理用的实际应用。等离子体技术不同于无碰撞的等离子体，在低温下产生等离子体并展示的特点和内在功能量子态的气体分子。这是低温等离子体的主料加工和设备制造需要各种各样的表面过程和不同的反应材料中提的帮助下低温等离子体通常用来等离子体处理，比如等离子体增强离子体刻蚀溅射法、灰化、表面改性等，规模大小从纳米到米不等结构从 ultra-large-scale 集成电路显示，通常是经过 100 多个等离子为材料制作蚀刻和等离子体过程淀积，这是很有竞争性的。在纳米子体技术已经发展成为一个自顶向下和自底向上的组合流程。自是有效地实现等离子体增强效应的条件。.2 容性耦合等离子源
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O53;O461

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