收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

射频及脉冲偏压等离子体鞘层流体动力学模拟

戴忠玲  
【摘要】:针对导体基板,本文建立了自洽的射频偏压等离子体鞘层流体动力学模型,研究了等离子体参数对无碰撞射频偏压等离子体鞘层物理特性和轰击到基板上离子能量分布的影响。模型包括描述离子运动的含时间相关项的连续性方程、动量方程和决定鞘层内电势时空分布的泊松方程以及可以自洽地决定基板电位和鞘层厚度关系的电流平衡方程,是一套非线性方程组。采用四阶龙格-库塔法求解电流平衡方程,采用三对角矩阵的“追赶法”来求解泊松方程,采用有限差分法求解离子的流体动力学方程。实现了较宽射频频率和等离子体参数范围的射频偏压等离子体鞘层时空演化特性的模拟。我们发现外加射频频率ω与离子等离子体频率ω_(pi)的比值β,即β=ω/ω_(pi),是决定射频偏压等离子体鞘层物理特性以及离子能量分布的一个关键物理量,发现在低射频频率条件下(β1),离子流呈明显的周期性振荡,并且射频频率越低,离子流振荡的幅值越大;在高射频频率条件下(β1)离子流几乎不随时间变化,此时离子流与时间无关的假定是合理的;模拟结果还表明基板电压和鞘层厚度随时间呈周期性变化;并且发现基板电压并不像许多研究者所假定的那样,呈正弦规律变化,而是随时间呈非正弦规律变化;鞘层内电势、电场、离子密度和电子密度皆随时间呈周期性变化,且在靠近基板处,它们的空间梯度较大;得到了具有双峰结构的离子能量分布,发现等离子体参数如射频频率ω与离子等离子体频率ω_(pi)的比值β和功率对离子能量分布有很大影响;离子能量分布的模拟结果和他人的实验结果符合得很好。 针对含多种离子成分的等离子体,本文建立了自洽的射频偏压等离子体鞘层流体动力学模型,研究了含多种离子成分的无碰撞射频偏压等离子体鞘层物理特性以及等离子体参数对轰击到基板上的离子能量分布的影响。发现在低频情况下,离子能量分布的高能峰和低能峰都有峰裂现象产生,而在高频条件下,能峰分裂变得不明显;随着射频功率的增加、离子密度的减小和电子温度的减小,都会使高能峰的位置向高能量方向移动,峰裂的现象也变得明显。 针对绝缘基板,本文建立了自洽的射频和脉冲偏压等离子体鞘层流体动力学模型,研究了脉冲偏压等离子体鞘层物理特性以及脉冲偏压频 摘要 率、占空比和幅值对绝缘基板表面充电效应和轰击到绝缘基板上离子能 量分布的影响,并将基于绝缘基板的射频和脉冲偏压等离子体鞘层物理 特性以及绝缘基板表面充电效应进行了比较。模型包括离子连续性方程、 动量方程和泊松方程,特别是提出了可以自洽地决定绝缘基板表面电势、 表面电荷密度和鞘层厚度关系的等效电路方程。模拟结果表明,在脉冲 偏压处于“断”的状态时,鞘层内电子会到达绝缘基板,有助于减小绝 缘基板表面的充电效应;结果还表明,在基板上所加脉冲频率对绝缘基 板上的表面电势随时间的变化规律影响很大,只有在较高脉冲频率条件 下,表面电势才趋近于理想方波;发现轰击到绝缘基板上的离子能量分 布同射频偏压下的离子能量分布一样,具有双峰结构,所不同的是脉冲 偏压下的离子能量分布不像射频偏压下的离子能量分布那样,能量分布 是连续的,脉冲偏压下的离子能量分布近似为断续的,因而可以得到较 为均匀的离子能量;发现脉冲偏压的频率、占空比和幅值是决定离子能 量分布和绝缘基板表面充电效应的重要参数;发现脉冲偏压下表面充电 效应要比射频偏压下的小。 针对高放电气压等离子体,本文采用将自洽的考虑鞘层内碰撞效应 的射频偏压等离子体鞘层流体动力学模型和蒙特卡罗(Mente一Carlo)方 法相结合的混合模型,研究了碰撞效应对射频偏压等离子体鞘层物理特 性以及离子能量分布和角度分布的影响规律,其中在流体动力学模型中, 将鞘层和预鞘区域作为整体来考虑,避免了碰撞鞘层边界条件选取的不 确定性,解决了解的奇异性和物理量在预鞘和鞘层边界处不连续的问题。 在蒙特卡罗方法中,采用由自洽的流体动力学鞘层模型所得到的自洽的 射频鞘层瞬时电场,而不是像许多研究者那样采用简化的半经验电场或 者采用实验数据作为输入参数。 关键词:等离子体;射频及脉冲偏压鞘层;流体动力学模型:碰撞效应; 蒙特卡罗模拟


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王洪民;田华明;;基于GPIB通信的短波通信测试系统设计[J];中国科技信息;2011年15期
2 李欣;;基于射频的家庭环境无线监测系统[J];科技信息;2011年22期
3 姜世明;;10kWDAM机功放模块的原理及维修[J];黑龙江科技信息;2011年15期
4 邹书敏;邵宇丰;郑曦;方武良;李欣颖;迟楠;;基于多边带调制产生全光正交频分复用信号的研究[J];光学学报;2011年07期
5 李洪涛;蒋百灵;杨波;曹政;;一种新颖的磁控溅射纯Cr薄膜结构区域模型[J];人工晶体学报;2011年04期
6 张楷亮;王莎莎;王芳;吴小国;孙大智;;基于电感耦合氧等离子体金刚石膜表面修饰的功率优化[J];光电子.激光;2011年07期
7 贾向红;许峰;万军;贾少霞;王守国;;用于空间辐射主动防护的等离子体发生器设计[J];真空科学与技术学报;2011年04期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何丹;孙玲玲;;InP衬底上电容和电阻的建模[A];浙江省电子学会2006年学术年会论文集[C];2006年
2 郑星;师建龙;樊友谊;金朋飞;郝晓军;;非球面透镜在射频仿真系统中的应用分析[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(二)[C];2009年
3 初曙光;沈天真;陈星荣;张智勇;罗昌渠;丁锐;;射频组织间热疗的实验研究[A];中华医学会第一次全国介入医学学术会议论文汇编[C];2001年
4 李辉娥;张洁;苏晓萍;张文萍;朱冬香;王梦云;;冷循环超能射频损毁治疗肝肿瘤的护理[A];全国肿瘤护理学术交流暨专题讲座会议论文汇编[C];2002年
5 王淑玲;孙长鹏;;射频无线通讯芯片nRF9E5在人员识别卡中的应用[A];煤矿重大灾害防治技术与实践——2008年全国煤矿安全学术年会论文集[C];2008年
6 刘晨;刘斌;费业泰;;用于列车上的无线射频收发系统的研究[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅲ)[C];2008年
7 许建妹;徐竹梅;肖燕;;射频温控减容治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的护理体会[A];全国口腔科护理学术交流暨专题讲座会议论文汇编[C];2003年
8 邓刚;;射频导纳液位计在尿素装置中的应用[A];濮阳市首届学术年会论文选编[C];2006年
9 翟建才;施建平;Kimberly Hamad-Schifferli;张曙光;;射频电磁辐射对纳米金标记的核糖核酸酶重组分子热效应的研究[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
10 范志蔚;刘太君;何加铭;屠秋萍;余家家;叶焱;;宽带高效线性射频功率放大器研究[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戴忠玲;射频及脉冲偏压等离子体鞘层流体动力学模拟[D];大连理工大学;2004年
2 黄美东;脉冲偏压电弧离子镀低温沉积研究[D];大连理工大学;2002年
3 张俊平;射频治疗小鼠移植性肝癌及其对机体免疫功能的影响[D];浙江大学;2004年
4 邹秀;低温等离子体磁鞘特性的研究[D];大连理工大学;2005年
5 赵彦辉;脉冲偏压电弧离子镀沉积超硬多层薄膜[D];大连理工大学;2006年
6 龙永福;低损耗新型硅基厚膜材料及其在射频/微波器件中的应用[D];华东师范大学;2003年
7 李文钧;SOI材料的光学表征和SOI器件射频性能的研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2004年
8 曹兵生;植入式微波凝固范围的扩大和形状优化在肝组织中的实验研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2005年
9 汪传忠;自动武器动态发射特征检测与分析[D];南京理工大学;2007年
10 曹全君;4H-SiC MESFET非线性模型研究[D];西安电子科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑一琼;射频凝闭小血管的初步实验研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2006年
2 张宝育;智能天线系统设计及其自适应算法的研究[D];天津大学;2006年
3 邓桂萍;CMOS低噪声放大器的研究[D];湘潭大学;2007年
4 范月霞;CO_2激光器声光调制驱动电源及其特性的研究[D];华中科技大学;2006年
5 吴丽娟;射频直接带通采样软件无线电接收机的研究[D];四川大学;2005年
6 杨波;一种基于RF的无线数据采集系统的设计[D];西南石油学院;2005年
7 宣云;RF MEMS开关器件研究[D];清华大学;2005年
8 梁洪波;低电压CMOS混频器的设计[D];安徽大学;2007年
9 张惠;基于六西格玛的手机天线测试流程改进研究[D];天津大学;2007年
10 李海江;常压射频冷等离子体系统及其在光刻胶去除技术中的应用[D];四川大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;55所:做大“射频”[N];中国电子报;2002年
2 ;基带和射频集成受青睐[N];中国电子报;2004年
3 谢斌鑫;射频与宽带呈现四大特点[N];中国计算机报;2004年
4 李映;射频智能卡拓展新应用[N];中国电子报;2004年
5 甘肃 王利鹏;给海克威HIC-2000H加装射频输出功能[N];电子报;2004年
6 黄志中 姚向阳;射频髓核成型术 治疗椎间盘突出[N];健康报;2002年
7 安立公司 刘波;来自WCDMA射频测试的挑战[N];通信产业报;2003年
8 有成;射频治癌好评如潮[N];医药经济报;2002年
9 赵艳秋;鼎芯半导体:打造“射频第一芯”[N];中国电子报;2004年
10 山东 胡森;剖析AV射频调制器[N];电子报;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978