低气压双频容性耦合氩氮混合气体放电特性的研究

发布时间：2022-12-07 00:58

　　随着低温容性耦合等离子体研究的日渐成熟,容性耦合等离子体技术已被广泛的应用于纳米薄膜材料制备、半导体制造工艺、材料表面清洗及掺杂等领域。双频容性耦合气体放电因其具有高低频源分别对等离子体密度和离子能量独立调控的特性,所以对双频容性耦合等离子体在不同放电条件下研究大面积均匀放电的规律极为重要。同时在低温等离子体应用中,背景气体温度也是非常关键的参量之一。本文研究了8/100MHz频率组合下氩氮混合容性耦合放电的特性。在氩气含量固定而高频功率从5W升高至40W的实验条件和高频功率固定而氩气含量从70%升高至100%的实验条件中,利用发射光谱仪采集放电光谱,并通过修正的玻尔兹曼方法获得平均电子温度,拟合氮分子第二正带系光谱得到氮分子振转温度。另外还通过一维PIC/MCC数值模型计算得到了各带电粒子密度分布、电子温度分布、电场电势分布及电子能量分布函数（EEDF）,对照实验获得的平均电子温度结果分析,表明高频功率的增加可有效的提高电子密度,降低平均电子温度和氮分子转动温度,同时可使振动温度上升,等离子体区扩展,鞘层厚度减小;而氩气含量的增加会使得电子密度升高、电子温度下降、转动温度上升,但鞘层... 

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 等离子体简介
        1.1.1 等离子体认识
        1.1.2 等离子体主要参量
        1.1.3 等离子体的分类
    1.2 双频容性耦合放电特性的研究进展
        1.2.1 容性耦合等离子体现状
        1.2.2 氩氮混合低温等离子体的现状及应用
    1.3 本文的研究内容安排
第2章 等离子体研究方法
    2.1 光谱诊断研究
        2.1.1 修正的玻尔兹曼斜率法
        2.1.2 氮分子光谱原理
    2.2 PIC/MCC数值模拟方法
        2.2.1 PIC/MCC基本原理
        2.2.2 PIC/MCC数值模拟初始条件的设定
    2.3 实验设备
        2.3.1 发射光谱仪的简介
        2.3.2 电学诊断仪器介绍
        2.3.3 数码相机介绍
    2.4 本章小结
第3章 8/100MHz双频容性耦合氩氮混合气体放电的光学特性研究
    3.1 引言
    3.2 实验装置及实验条件
        3.2.1 实验装置
        3.2.2 实验条件
    3.3 发射光谱的诊断结果
        3.3.1 等离子体光谱信息
        3.3.2 等离子体平均电子温度
        3.3.3 氮分子振动转动温度
    3.4 氩氮混合气体放的PIC/MCC数值模拟研究
        3.4.1 带电粒子密度分布及电子温度分布
        3.4.2 电场电势分布
        3.4.3 电子能量分布
    3.5 本章小结
第4章 8/100MHz双频容性耦合氩氮混合气体放电的电学特性研究
    4.1 引言
    4.2 实验装置
    4.3 鞘层放电图像变化
    4.4 随高频功率变化的电学特性
    4.5 随氩气含量变化的电学特性
    4.6 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Determination of Plasma Parameters in a Dual-Frequency Capacitively Coupled CF4 Plasma Using Optical Emission Spectroscopy[J]. 刘文耀,朱爱民,李小松,赵国利,陆文琪,徐勇,王友年.  Plasma Science and Technology. 2013(09)
[2]Generation and Distribution of Fast Atomic Species（N+,Nf）in Nitrogen Glow Discharge[J]. 张连珠,于威,韩理,赵占强,傅广生.  Plasma Science and Technology. 2006(06)

博士论文
[1]射频容性耦合氮及氮/氩等离子体的流体力学模拟及实验验证[D]. 梁英爽.大连理工大学 2017
[2]双频容性耦合等离子体的全悬浮双探针及质谱诊断研究[D]. 蒋相站.大连理工大学 2011



本文编号：3711943