6～50 MHz射频容性耦合Ar等离子体的放电特性

通过光谱实验测量和PIC/MCC模拟,研究了6～50 MHz射频驱动下容性耦合氩等离子体的放电特性.固定气压为40 m Torr,气体流量为30 m L·min-1.结果表明,当频率和气压一定时,随着功率的增大,电子密度升高,电子温度降低;在气压和功率不变的情况下,随着频率的增加,电子温度升高,电子密度降低.通过模拟与实验对比发现,模拟结果与实验结果变化趋势较一致.电子能量分布函数均为双麦克斯韦分布,高能电子布居数随功率增大而减小,低能电子布居数随功率增大而增大.当功率恒定为60 W时,高能电子布居数不断增加,而低能电子布居数随频率的增加而减少,这可以解释电子温度随频率的增加而增加的原因.电场强度的时空分布表明,鞘层厚度随功率和频率的增加而减小.     

狭缝型微空心阴极维持放电等离子体

为在高气压条件下获得稳定、大体积的放电等离子体,实验研究了氩气中的狭缝型微空心阴极放电(SMHCD)特性. 设计了包括SMHCD的三电极放电系统,并利用SMHCD作为预电离源(等离子体阴极),在不同放电条件下测试了该系统的放电特性并讨论了其放电模式. 结果表明,SMHCD具有微空心阴极放电的特性,在适当条件下可以形成稳定的辉光放电. 利用SMHCD离子源可以获得大体积、高气压的狭缝型微空心阴极维持放电(SMSD)等离子体. SMSD具有普通直流辉光放电的特性,且SMHCD本身的放电电流以及第三电极处所加的电压对SMSD的形成有十分重要的作用. 该系统可以产生大面积均匀等离子体.     

低频频率和O2含量对双频容性耦合等离子体Ar-O2放电的影响

利用四极杆质谱仪研究了Ar/O2混合气体放电中低频频率和O2含量对离子能量分布和平均能量的影响。研究结果表明当低频频率增大时,离子能量逐渐由中频机制向高频机制变化,其能量分布的马鞍型双峰结构逐渐收缩,变得不明显。Ar+离子由于共振电荷交换的影响获得更多的低能离子,其平均能量比O2+离子的稍低。增大氧气含量,电离率增大,Ar+离子和O2+离子的高低能峰均向高能区移动,最大能量值逐渐右移。同等条件下的Ar+离子的平均能量均低于O2+离子。     

微空心阴极放电自持的辉光放电的理论及实验

利用蒙特卡洛方法模拟了微空心阴极放电（MHCD）出射电子的空间以及能量分布，并在此基础上模拟了微空心阴极放电自持的辉光放电中电子的空间分布．模拟表明减小MHCD绝缘层厚度，能有效地改变从微空心阴极放电中出射电子的能量分布，从而提高电子发射效率．对于给定的微空心阴极放电电压，电子的发射存在一个轴向电压阈值；轴向电压的进一步增加，出射的电子数会达到饱和．实验表明以MHCD作为辉光放电电子源是可行的，并且微空心阴极放电自持的辉光放电特性的实验结果和理论模拟是一致的．     

空心阴极放电的粒子模拟研究

应用粒子模拟软件对空心阴极放电进行粒子模拟,得到放电稳定状态时的电势分布和带电粒子的密度分布。利用模拟结果研究了放电电压为-800V,气压为1 Tort,基板偏压为-250V和-400V放电条件下的空心阴极放电特性。结果表明,放电中存在空心阴极效应,放电时的等离子体区在阴极管的中心轴附近,且改变基板偏压对电子密度、粒子密度的空间分布有所影响,随着基板负偏压增加更有利于沉积均匀致密的薄膜。     

电源接入方式对双频容性耦合等离子体性质的影响

采用发射光谱结合碰撞辐射模型的方法,研究27.12和2.00 MHz双频电源放电时单极双频(两个射频电源接在一个电极上)和双极双频(两个射频电源接在两个电极上)对双频容性耦合氩等离子体的电子温度和电子密度轴向分布的影响.结果发现:双极双频时的电子密度比单极双频时的高,且其中间等离子体主体区域的电子密度更加平稳和对称,而...     

管型空心阴极放电的流体模型模拟

采用二维流体模型对管型空心阴极放电(HcD)进行了模拟,得到放电稳定状态下的电势分布、电子和离子的密度分布、电子平均能量分布.利用模拟结果,理论研究了在气压为30~130 Pa,电压为150~300 V,阴极孔径在3～7.5 mm的范围内氩(Ar)空心阴极放电的特点.结果表明,放电中存在空心阴极效应,放电中的等离子体区域主要分布在管型空心阴极的两端,且改变放电电压、气压和阴极孔径等参数对放电特性有较大影响.     

射频激发容性耦合等离子体空间的不均匀性实验研究

使用高分辨的等离子体发射光谱系统(OES)研究了射频驱动的容性耦合Ar等离子体的空间光谱分布特性.实验结果表明,等离子体发射强度的空间分布对压强、频率和放电腔体的结构有很强的依赖关系.边界效应(如电报效应、趋肤效应等)使得等离子体发射光谱在电极边缘附近具有强的光谱强度,从而使得200 mm范围内等离子体的不均匀性高于100 mm范围内的情形;驻波效应的存在导致在反应器中心位置出现一个中等强度的谱峰;另外,由于射频波可以在介质板中传播,上极板覆盖有介质情况下的等离子体的不均匀性要高于无介质覆盖的情形.     

直流辉光放电等离子体特性的数值计算

给出直流辉光放电等离子体的一维磁流体力学（ＭＨＤ）方程组及其稳态的差分方程和边界条件，并利用计算机计算、作图给出等离子体的电位、电子密度、离子密度、电子速度和离子速度的一维空间分布曲线．最后对计算结果进行讨论     

电极结构对等离子体显示单元放电效率的影响

利用实验和数值模拟方法研究等离子体显示屏放电单元中的电极间隙、长度、壁障高度等不同参数对放电特性的影响.结果表明,放电效率随电极长度、间隙大小的增大而增大,壁障的存在也使效率略有增加并导致单元有效电容减小,但对放电电压影响很小.单元高度对放电效率影响不大,但可以降低同样间隙下的放电电压.合理选择电极结构可以在较低的维持电压下获得较高的放电效率.     

频率组合对容性耦合等离子体SiO_2刻蚀的影响

使用两种频率组合(60 MHz/2 MHz,41 MHz/13.56 MHz)激发产生容性耦合等离子体,通过改变源气体流量比、射频源功率、自偏压等条件进行了SiO2介质刻蚀的实验研究.结果表明,两种频率组合中,SiO2的刻蚀速率随放电源功率和射频自偏压的增大而单调上升,然而,两种频率组合中SiO2的刻蚀速率随气体流量比的变化呈现出不一样的趋势:在6%流量比时,60 MHz/2 MHz频率组合中SiO2的刻蚀速率达到最小值,而41 MHz/13.56 MHz频率组合中SiO2的刻蚀速率达到最大值;随后60 MHz/2 MHz频率组合的刻蚀速率随着流量比的增加有所增加,而41 MHz/13.56 MHz频率组合的刻蚀速率随着流量比的增加呈现出先增加后减少的趋势,并且在20%之后表现出了沉积效果.60 MHz/2 MHz频率组合的SiO2介质刻蚀后的粗糙度优于41 MHz/13.56 MHz.     

介质阻挡放电时间对放电光电特性的影响

在介质阻挡放电过程中，由于离子对电极表面不断轰击产生热量，电极温度会有所升高，放电光电特性也会随之变化.通过改变外加电压和等离子体放电时间发现，电极温度随着外加电压的增加和等离子体放电时间的延长而增加，并且高压电极的温度比接地电极的温度增加得更快.延长等离子体放电时间发现，输入功率、放电脉冲数目和光谱谱线相对强度都在上升，电流峰值却在下降.所得研究结果为今后介质阻挡放电光电特性研究提供了时间上的参考性，具有重要的研究意义.     

一种基于空心阴极放电的宽带等离子体微带开关

提出一种基于空心阴极放电等离子体的宽带微带开关,其基本原理是以放电等离子体代替微带线射频微机电系统(RF MEMS)开关的金属悬臂来实现开关功能.利用低气压下空心阴极放电产生微带等离子体,并研究了这种开关的传输特性.结果表明,放电系统工作时,等离子体开关对1～9GHz电磁波的传输效率为10%～30%;不产生等离子体时,开关间隙将隔离电磁波;开关对脉冲电压的响应时间约为1μs.利用空心阴极结构和脉冲电压驱动可以实现宽带微带开关.     

锥齿形电极介质阻挡放电特性的研究

提出一种用于流体等离子体化学反应的锥齿形介质阻挡放电电极结构,并从放电形貌、放电电流波形和功率注入效率等方面,探讨了锥齿形放电电极结构在等离子体形成区域,放电强度,等离子体区域流体分布等方面的特性.实验结果表明,在相同放电条件下,锥齿形放电电极结构的微放电电流峰值及注入功率都比平板形电极结构的大,锥齿形电极介质阻挡放电电极结构更有利于流体物质的等离子体化学反应.     

交流等离子体显示器中参数对其放电特性影响的模拟

利用交流等离子体显示器（ＡＣ ＰＤＰ）单元放电的一维流体模型,对一些放电敏感参量,如电介质层的介电常数及厚度、所充气体的压强、放电间隙的距离以及保护膜材料的二次电子发射系数等对ＡＣＰＤＰ单元放电特性的影响进行了系统地分析和研究。在计算过程中,假定放电气体为Ｈｅ,且处于局域平衡状态,各种粒子的反应几率设为Ｅ／Ｐ的函数,通过稳态Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方程解出。     

氩氢摩尔比对直流电弧等离子体喷射法等离子体放电特征影响的计算

假定氩-氢等离子体处于局部热力学平衡状态,利用理想气体分子运动论和经典查普曼-恩斯科格( Chapman-Enskog)方法,在获取符合直流电弧等离子体喷射法实际工况的等离子体热力学和输运参数的基础上,基于FLUENT软件进行二次开发,添加电磁场相关的电流连续方程、安培定律等方程及洛伦兹力、焦耳热等源项,模拟研究氩氢摩尔比对等离子体放电特征影响规律。结果表明：在气压为8 kPa,工作电流150 A,氩氢摩尔比由3：1降至1：3时,等离子体最大流速由829 m· s-1增至1127 m·s-1,最高温度由20600 K逐渐降低至16800 K,电弧对基体的加热能力逐渐增强的同时使基体表面温度均匀性变差。在其他条件不变的前提下,氩氢摩尔比为1：2时能获得适宜金刚石生长且相对均匀的基体表面温度。     

闪电放电等离子体地域性特征分析

依据闪电回击过程的光谱,结合等离子体理论,计算得到放电通道的温度、电子密度和组分粒子数密度等参数,并对4个地区闪电放电等离子体的特性参数及其光谱特征进行了对比分析.结果表明,沿海地区放电通道的温度一般高于高原地区;通道中一次电离离子占主要地位,且NⅡ离子数密度最高;不同地区的闪电放电通道中,NⅡ、OⅡ离子的数密度占同种元素总粒子数密度的百分比变化不大,高原地区回击通道内NⅠ、OⅠ粒子所占浓度百分比略高于沿海地区;对于温度相同或相近的回击通道,沿海地区通道内的电子密度、粒子数密度、平均压强通常高于西部高原地区.     

三频容性耦合氮等离子体中N2和N2+的转动温度和振动温度试验

通过光谱拟合方法研究三频容性耦合氮等离子体中高频(high frequency,HF)、中频(intermediate frequency,IF)和低频(low frequency,LF)功率对氮分子(N2)和氮分子离子(N2+)的转动温度(Tr)与振动温度(Tv)的影响.试验结果表明:由于等离子体的粒子密度升高,导致...     

水下等离子体放电通道阻抗特性研究

水下等离子体放电时,两电极间会形成高导电性的放电通道.放电通道的电阻随时间变化,从放电初期的几欧姆到中期的几毫欧姆,在放电后期又会迅速升高.水下等离子体放电有多种形式的能量产生,本文在较全面考虑主要能量形式的基础上,对气泡内能、气泡脉动能、冲击波能等不同能量进行系统的分析计算,结合实验测定的放电电流和冲击波压力,提出利用能量守恒定律对水下等离子体放电通道的电阻进行计算的方法,并与其它计算放电通道电阻的方法进行了比较,对比得出该方法的简便性和可靠性,并简要给出了能量转换控制的建议.     

大面积表面放电等离子体的产生及电特性研究

为了获得大面积表面放电等离子体,设计了大气压多电极表面放电等离子体激励器,并对给定电源频率下等离子体激励器的放电特性(包括气体放电的利萨如图形、稳定放电时的功率及功率面密度等参数)进行了实验研究.实验测量结果表明,采用多电极结构表面放电等离子体激励器可以在较低的电源输入功率面密度下获得大面积的气体放电等离子体.