等离子体模块

低温非平衡放电模拟

等离子体模块

方形线圈放置在介质窗上方,通过电激励在充满氩气的腔室中形成等离子体。在电磁感应维持下,能量从电磁场转移到电子上。

专用于低温等离子体的源和系统的仿真接口

等离子体模块专门用于仿真低温等离子体的源和系统。工程师和科学家可以使用它来深入理解放电的物理过程,并衡量现有或未来设计的性能。本模块可以进行任意空间维度(一维、二维和三维)的分析。由于特殊的性质,等离子体系统是具有高度非线性的复杂系统。电学输入参数或等离子体化学的微小变化可能会导致放电特性的显著变化。

等离子体——一种重要的多物理场系统

低温等离子体代表着流体力学、反应工程、物理动力学、传热、质量传递和电磁学的强耦合,换句话说,这是一种非常重要的多物理场系统。等离子体模块是用于模拟很多工程学科中发生的非平衡放电现象的专用工具。其中含有一组物理场接口,可以模拟任意放电系统。可以仿真的现象包括:直流放电、电感耦合等离子体和微波等离子体等。等离子体模块随附了大量带有详细文档说明的示例模型,其中包含模拟过程的操作步骤说明以及用户指南。


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  • 电感耦合等离子体:ICP 反应器通常在低气压和高电荷密度下工作。此种反应器非常流行,因为低气压离子轰击会导致硅片表面不均匀沉积。这是 GEC ICP 反应器中激发态氩原子的数密度的表面绘图。 电感耦合等离子体:ICP 反应器通常在低气压和高电荷密度下工作。此种反应器非常流行,因为低气压离子轰击会导致硅片表面不均匀沉积。这是 GEC ICP 反应器中激发态氩原子的数密度的表面绘图。
  • 介质阻挡放电:两个介质板之间的小间隙充满气体。施加电压,加速所有自由电子,并导致电离。图中显示了电激发态的氩原子的质量分数。 介质阻挡放电:两个介质板之间的小间隙充满气体。施加电压,加速所有自由电子,并导致电离。图中显示了电激发态的氩原子的质量分数。
  • 微波等离子体:在这种交叉配置中,TE 波从上方边界进入,并在与等离子体相互作用过程中被吸收。白色等值线显示了临界电子密度的位置。电磁波完全被等离子体吸收。 微波等离子体:在这种交叉配置中,TE 波从上方边界进入,并在与等离子体相互作用过程中被吸收。白色等值线显示了临界电子密度的位置。电磁波完全被等离子体吸收。

电感耦合等离子体

电感耦合等离子体 (ICP) 在二十世纪六十年代首次用作热等离子体在镀膜设备中使用。这些设备在大约 0.1 个标准大气压下工作,产生大约 10,000 K 的气体温度。在二十世纪九十年代,作为一种制作大型半导体硅片的方法,ICP 在镀膜行业中非常流行。这些等离子体在低气压环境下(0.002 托至 1 托)工作,因此气体温度维持在室温附近。低气压 ICP 有很大的优势,因为它们可以在大范围内生成相对均匀的等离子体密度。等离子体密度也很高,大约 1018 1/m3,可以在硅片表面产生显著的离子流。通常,通过添加法拉第屏蔽来降低等离子体和驱动线圈之间的电容耦合效应。电感耦合等离子体接口会自动设置这种类型的等离子体中存在的电子和高频电磁场之间的复杂耦合。

直流放电

模块内置的专用物理接口可用于模拟直流 (DC) 放电,这种放电方式是通过离子轰击产生的阴极二次电子发射维持的。该接口可输入模拟参数,并包含模拟这种现象的底层方程和边界条件。从阴极射出的电子加速通过阴极位降区并进入等离子体的主体。它们可能获得足够的能量来使背景气体电离,产生新的电子-离子对。电子会运动到阳极,而离子会迁移到阴极,并可能在此处产生新的二次电子。如果不考虑二次电子发射,将无法维持直流放电。

微波等离子体

您可以使用微波等离子体接口来模拟微波加热放电,当电子在渗透等离子体时可以从电磁波中获得足够能量时,放电就可以维持。根据 TE 模式(面外电场)或者 TM 模式(面内电场)的传播模式,微波等离子体的物理场会有相当大的不同。在两种情况下,电磁波都无法穿透电子密度超过临界电子密度(在 2.45 GHz 下,对于氩气约为 7.6x1016 1/m3)的等离子体区域。微波等离子体的压力范围非常广。对于电子回旋共振 (ECP) 等离子体,压力大约为 1 帕量级或更低。对于非 ECR 等离子体,压力范围通常为从 100 帕到一个大气压。功率范围可以从几瓦一直到几千瓦。微波等离子的流行可归功于廉价的微波功率。

Capacitively Coupled Plasma Analysis

Dielectric Barrier Discharge

Benchmark Model of a Capacitively Coupled Plasma

Atmospheric Pressure Corona Discharge

In-Plane Microwave Plasma

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GEC ICP Reactor, Argon Chemistry

Thermal Plasma

Ion Energy Distribution Function

Capacitively Coupled Plasma