非对称容性耦合射频放电中二维复杂等离子体单层的稳定性

本文研究了悬浮于非对称容性耦合射频氩气放电的供电电极鞘层中的复杂等离子体单层的稳定性。与早期研究相比，通过使用实际的实验控制参数（如气压和放电功率），实现了实验结果与理论的更好结合。研究表明，对于给定放电功率下的特定微粒单层，存在两个阈值压力：(i) 在特定压力 $p_{cryst}$ 以上，单层总是结晶；(ii) 在特定压力 $p_{MCI}$ 以下，晶体单层经历 mode-coupling instability，二维复杂等离子体晶体熔化。在 $p_{MCI}$ 和 $p_{cryst}$ 之间，微粒单层可处于流体相或晶体相：当压力从低于 $p_{MCI}$ 增加时，单层保持流体相直至达到 $p_{cryst}$，此时它重新结晶；当压力从高于 $p_{cryst}$ 降低时，单层保持晶体相直至达到 $p_{MCI}$，此时触发 mode-coupling instability 且晶体熔化。使用简单的自洽鞘层模型计算了射频鞘层分布、微粒电荷和微粒共振频率作为功率和背景氩气压力的函数。结合晶格模式的计算，恢复了 $p_{MCI}$ 随功率和背景氩气压力变化的主要趋势。晶相中 mode-coupling instability 的阈值由面内纵向晶格模式与由鞘层分布变化引起的面外晶格模式的交叉所主导。离子尾流也被证明具有显著影响。