等离子体模块

非平衡等离子体

“等离子体模块”内置多种接口，用于模拟由静态或时变电场维持的低温等离子体反应器。每个接口均预定义了域方程、边界条件、初始条件、网格设置、含求解器设置的研究步骤（支持稳态与瞬态分析），以及后处理绘图和派生值。所有物质（电子、离子和中性粒子）的输运方程均与泊松方程自洽求解，并可通过模拟电子从电场获取能量及其与背景气体碰撞而损失能量的全过程，求解电子平均能量方程。

等离子体化学反应

等离子体化学是确保仿真结果真实可靠的关键。“等离子体模块”可用于定义电子碰撞反应、重物质间反应以及表面反应。

等离子体化学决定了电子在与背景气体碰撞过程中的能量得失。在本模块中提供了专用特征，用于模拟可能导致电离、激发和吸附的电子碰撞反应。用户可以根据横截面数据定义电子碰撞反应，并通过对电子能量分布函数进行适当积分得到相应的源项。

用于模拟 ICP 反应器的多物理场接口

电感耦合等离子体 多物理场接口¹ 用于研究由感应电流维持的放电过程，将等离子体 中的等离子体电导率与磁场 接口相耦合，并将感应电流引起的电子加热效应反馈至等离子体 接口。其中磁场在频域求解，等离子体在时域求解。

用于模拟平衡放电的多物理场接口

在热力学平衡状态，电子与重物质具有相同温度，此时等离子体可由单一温度表征。对于此类情况，模块中提供多种平衡放电 接口，能够耦合电磁、流体流动与传热，同时涵盖洛伦兹力、电动势、焓传递、焦耳热及辐射损失等物理效应。

用于模拟微波等离子体的多物理场接口

微波等离子体 多物理场接口² 用于研究由电磁波维持的放电（波加热放电）过程。选择该接口后，系统会自动生成等离子体 和电磁波 接口，并建立相应的多物理场耦合，其中，等离子体电导率耦合 特征将等离子体电导率耦合至电磁波 接口，而电子热源 特征则将产生的电子热效应反馈至等离子体 接口，并在频域求解电磁波，时域求解等离子体。

等离子体–表面相互作用的边界条件

“等离子体模块”的内置接口提供多种边界条件，用于描述等离子体与表面的相互作用。例如，通过应用壁 特征可轻松定义表面的电子密度和能流，在电子传递方程中引入因传递造成的损耗，并可纳入二次电子发射及表面的通用电子通量等额外通量源。

电极处带电粒子的通量将被自动计算，并可添加到外部电路模型。如果电介质与等离子体接触，则可根据表面带电物质的通量计算其表面电荷积累。

表面化学反应

本模块提供一系列功能，用于模拟半导体制造中的刻蚀与沉积过程。通过求解与表面反应动力学完全耦合的等离子体输运方程，实现表面与气相之间物质的动态交换，并可通过表面占位模型精确捕捉自限制反应机制。此外，用户还可通过能量相关反应产额模型来指定表面反应速率，精细地模拟离子增强刻蚀、能量选择性表面改性等机制。

模拟带射频偏压的 ICP 反应器的多物理场接口

带射频偏压的电感耦合等离子体 接口¹ 用于研究由感应电流和射频偏压共同维持的放电过程，将等离子体，时间周期 接口中的等离子体电导率与磁场 接口相耦合，并将感应电流引起的电子加热效应反馈至等离子体，时间周期 接口。其中磁场在频域求解，等离子体在时域求解。

用于模拟背景气体流动与传热的多物理场接口

非等温等离子体流 接口整合了等离子体、流体流动与传热接口，用于模拟等离子体反应器中背景气体的流动与加热过程，以及等离子体周围材料的传热现象。非等温等离子体流 多物理场特征可自动计算等离子体反应产生的热源，并将其作为体积热源输入传热接口。此外，黏度与导热系数等流体和热力学属性在等离子体 接口中计算，并自动传递至流体流动与传热接口。

用于模拟 CCP 反应器的物理场接口

本模块提供专为 CCP 仿真而设计的高效数值方法，其计算效率远超传统方法。这种方法并非直接在时域求解，而是通过在基础数学方程中添加表示一个射频周期的额外维度方程，并施加周期性边界条件，直接计算周期性稳态解，从而避免了传统方法中对数万乃至数十万次射频周期进行求解的冗长过程，大幅缩短了等待等离子体达到周期稳态的时间；在完全保留模型非线性的同时，实现了计算效率的跨越式提升。