锯齿上升电压波形驱动的电容耦合Ar/O2放电中的电子动力学与粒子输运
等离子体物理
2024-11-06 v1
摘要
对由锯齿上升电压波形驱动的电容耦合Ar/O2放电进行了基于一维流体/电子蒙特卡罗模拟，模拟变量包括连续谐波数（驱动频率为13.56 MHz，N=1-3）、气压（200-500 mTorr）和气体混合比（O2在Ar中的占比为10-90%）。在恒定峰峰值驱动电压下，揭示了这些外部参数对电子动力学以及离子和中性粒子输运的影响。研究发现，随着连续谐波数增加和直流自偏压降低，电负性下降。增加气压也会导致电负性降低。电子平均自由程的减小与电不对称效应（EAE）共同作用，导致电离速率的时空分布不同，从而在较高气压下降低了直流自偏压的幅度。随着电负性O2的混合比增加，电负性增强，放电模式从α-漂移双极（DA）混合模式转变为DA模式。本工作重点是将由外部参数变化引起的等离子体物理的这些基本变化与到达电极的带电粒子和中性粒子通量（与工艺相关）联系起来。特别关注O(1D)通量，因为它是沉积的前驱体。在由锯齿上升电压波形驱动的放电中，将衬底置于接地电极并增加连续谐波数N可以促进沉积过程，因为在这些情况下，到达衬底的O(1D)通量更高。此外，在O2混合比为20%时，O(1D)通量几乎与O2混合比为90%时一样高，这表明无需过度增加O2混合比即可实现更高的O(1D)通量。
引用
@article{arxiv.2411.03146,
title = {Electron dynamics and particle transport in capacitively coupled Ar/O2 discharges driven by sawtooth up voltage waveforms},
author = {Wan Dong and Zhuo-Yao Gao and Li Wang and Ming-Jian Zhang and Chong-Biao Tian and Yong-Xin Liu and Yuan-Hong Song and Julian Schulze},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.03146},
year = {2024}
}
备注
Ar/O2 gas discharges, electron dynamics, transport of charged and neutral particles, sawtooth up voltage waveforms