WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

Автаева Светлана Владимировна

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ЕМКОСТНЫХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ И БАРЬЕРНОМ РАЗРЯДАХ И ИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

01.04.08 – физика плазмы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Бишкек 2011

Работа выполнена на кафедре физики и микроэлектроники ГОУВПО Кыргызско-Российский Славянский Университет

Научный консультант: член корреспондент НАН КР, доктор физико-математических наук, профессор Джоомарт Каипович Оторбаев

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Юрий Анатольевич Лебедев доктор физико-математических наук Константин Васильевич Руденко доктор физико-математических наук, профессор Валерий Михайлович Шибков

Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН

Защита состоится « » 2012 года в - на заседании диссертационного совета Д 501.001.66 при Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2, Физический факультет МГУ, ауд. ___.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова.

Автореферат разослан «___» __________ 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета Д 501.001.66, к.ф.-м.н. И.Н.Карташов I.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Работа посвящена исследованию емкостных высокочастотных и барьерного разрядов. Особое внимание в работе уделено изучению параметров частиц и физико-химических процессов в плазме, влиянию этих процессов на характеристики разрядов. Для изучения ВЧЕ разрядов в основном используются экспериментальные методы исследования; особое внимание уделяется обоснованию применения спектральных методов. Барьерные разряды исследуются численными методами; большое внимание уделяется разработке моделей барьерных разрядов.

Актуальность темы.

Неравновесные газовые разряды в последние десятилетия привлекают огромный интерес исследователей, что связано с широким кругом их индустриальных приложений.

Емкостные ВЧ разряды работающие на частоте 13.56 МГц были первыми, используемыми в технологиях плазменной обработки (плазменного травления) [1*–4*]. Однако их неспособность создавать плазму высокой плотности при низких давлениях газа и разделять функции генерации плазмы и ускорения ионов ограничили их применение и привели в начале 90-х годов к появлению источников с индуктивной ВЧ плазмой.

Плазменные реакторы, основанные на индуктивных ВЧ разрядах могут обеспечивать высокие плотности плазмы при низких давлениях газа и независимо контролировать плотность (ионного потока) и энергию ионов [5*– 7*]. Однако применение индуктивных ВЧ разрядов в коммерческих реакторах для плазменной обработки показало их существенные ограничения. Сюда можно отнести неспособность работать в индуктивной моде с низкой плотностью плазмы (n<<1011см-3) и малой длиной разрядного промежутка, значительные радиальные и азимутальные неоднородности [8*].

Другим направлением, развиваемым в начале 90-х годов, было использование магнитного поля для улучшения характеристик реактивного ионного травления (РИТ) в ВЧЕ разрядах. РИТ часто приводит к нежелательным радиационным повреждениям и/или загрязнениям поверхности, которые должны впоследствии удаляться. ВЧЕ разряды в магнитном поле позволяют получить более высокие скорости травления и малые энергии бомбардировки ионов, что приводит к снижению количества повреждений и уменьшает потребность в их отжиге. Использование магнитного поля в разрядах в смесях газов может приводить к пространственному разделению компонент смеси [9*]. К началу данной работы лишь небольшое число работ было посвящено изучению фундаментальных свойств ВЧЕ разрядов в магнитном поле [10*–13*].

Основным преимуществом реактивного ионного травления, является потенциальная возможность прецизионного анизотропного травления материала в направлении, перпендикулярном его поверхности. Широко применяемое в промышленности в начале 90-х годов травление в фторсодержащей плазме CF4 или CF4–O2 (SF6, NF3, ClF3 и др.) при отсутствии каких-либо кристаллографических эффектов происходит изотропно с одинаковой скоростью по всем направлениям. Анизотропное травление стимулируют бомбардировкой положительными ионами. Однако при больших концентрациях атомарного фтора F (10141015 см-3) в плазме ионное ускорение процесса травления не исключает спонтанного травления под маску и не обеспечивает необходимой в задачах субмикронной технологии анизотропии травления. В связи с этим было предложено использовать в качестве травителей менее химически активные галогены. Так в работах [14*, 15*] была продемонстрирована возможность анизотропного травления кремния в плазме трифторбромметана (CF3Br). Однако к началу работ, представленных в данной диссертации, внутренние параметры CF3Br плазмы, химические реакции и частицы, ответственные за процесс травления кремния в CF3Br плазме не были изучены.

Наряду с травлением полупроводниковых структур ВЧЕ разряды используют для осаждения тонких аморфных гидрогенизированных углеродных пленок, часто называемых алмазоподобными. Они обладают уникальными свойствами, такими как высокие твердость, электрическая прочность, химическая стойкость, прозрачность в видимой области спектра, и используются в качестве диэлектрических и защитных слоев, в том числе в микроэлектронике [16*]. При плазменном осаждении алмазоподобных пленок часто используются смеси метана с водородом и инертными газами. Несмотря на активные исследования метансодержащей плазмы [17*–19*], параметры химически активных частиц, физико-химические процессы протекающие в плазме и на поверхности к началу работы над диссертацией оставались слабо изученными. Разработка методов контроля и изучение параметров метансодержащей плазмы представляют практический интерес для понимания механизмов формирования алмазоподобных пленок и оптимизации условий их осаждения.

Прогресс в разработке источников плазмы для изготовления полупроводниковых структур требует знания параметров плазмы этих источников. Экспериментальное исследование параметров и физикохимических процессов в химически активной плазме представляет собой чрезвычайно трудную задачу. Методы контактной диагностики неравновесной плазмы разработаны авторами [20*]. Методы мониторинга параметров плазмы в реакторах для плазменного травления активно развивались в последнем десятилетии [21*].

Барьерные разряды (БР) обеспечивают эффективные технологии для получения неравновесной плазмы в газах атмосферного давления. Свойства БР привели к большому количеству индустриальных приложений барьерных разрядов, таких как генерация озона, модификация поверхностей, осаждение покрытий, контроль загрязнений, стерилизация и дезинфекция, CO2-лазеры, эксилампы и плазменные дисплейные панели (ПДП) [22*– 24*].

Эксимерные лампы (эксилампы) – относительно недавно появившийся класс источников спонтанного УФ- и ВУФ- излучения, в которых используется неравновесное излучение эксимерных или эксиплексных молекул [25*, 26*]. В отличие от люминесцентных и тепловых источников УФ и ВУФ излучения, до 80% общей мощности излучения эксилампы может быть сосредоточено в узкой (не более 10 нм на полувысоте) полосе соответствующей молекулы. При этом удельные мощности излучения превышают величины, характерные для ламп низкого давления на резонансных переходах атомов. К числу наиболее изученных и востребованных относятся эксилампы на переходах димера ксенона Xe* (=172 нм).

К началу исследования барьерных разрядов в рамках диссертационной работы как отечественными, так и зарубежными группами был проведен цикл работ по созданию, исследованию и применению эксиламп [27*–29*]. Однако многообразие возможных условий возбуждения эксиламп, влияние на их выходные характеристики многих, часто взаимозависимых, факторов существенно осложняют создание эксиламп с необходимыми для практических применений выходными параметрами [30*]. Дальнейшее совершенствование эксиламп актуально в связи с возрастающими потребностями науки и техники в мощных и недорогих источниках УФ и ВУФ излучения.

Плазменные дисплейные панели (ПДП) представляют собой матрицы субмиллиметровых флуоресцентных ламп, сложным образом контролируемых электронными драйверами [31*, 32*]. Каждый элемент изображения (пиксель) ПДП состоит из трех элементарных разрядных ячеек, излучающих ультрафиолетовое (УФ) излучение. УФ излучение с помощью люминофоров преобразуется в видимый свет трех цветов. Плазма в каждой ячейке ПДП переменного тока генерируется барьерным разрядом, горящем в тлеющем режиме в смеси инертных газов. Типичное давление составляет 500 Тор в газоразрядном зазоре 100 мкм. В качестве переменного напряжения используется прямоугольный сигнал частотой порядка 100 кГц и временем нарастания 200–300 нс. Во включенном состоянии через разрядную ячейку каждые полпериода проходит импульс тока длительностью менее 100 нс.

Несмотря на ряд прекрасных характеристик, излучательная эффективность ПДП переменного тока остается низкой по сравнению с электронно-лучевыми трубками (ниже ~в 3 раза) и требует улучшения [31*].

Существенной частью улучшения технологии ПДП является понимание основных физических процессов динамики плазмы, распределения энергии электронов и взаимодействия плазмы с поверхностью. Малые размеры ПДП ячеек и короткие времена горения разряда делают экспериментальную диагностику очень сложной.

Несмотря на сложность экспериментальных исследований, в последние годы была проведена оптическая диагностика плазмы в ПДП ячейках. Наряду с этими исследованиями сообщалось об измерениях свойств макроскопических ячеек ПДП ('макроячеек') [33*, 34*]. Макроячейки представляют собой разрядные ячейки, геометрия которых похожа на геометрию реальных ячеек ПДП, однако их размеры на 1–2 порядка больше. Макроячейки являются очень полезным инструментом для изучения разрядов в ПДП ячейках, поскольку диагностика разряда в макроячейке существенно проще, чем разряда в реальных ячейках, и в связи с тем, что конструкция электродов и геометрия могут легко быть изменены. Предполагается, что при масштабировании ячеек сохраняется подобие разрядов и физика БР в макроячейках остается такой же, как и в реальных ячейках. Однако исследования выполнения законов подобия в БР к началу данной работы проведено не было.

Сложившиеся на основе экспериментальных данных представления о структуре, свойствах и динамике возникновения и погасания разряда между диэлектрическими барьерами могут быть значительно расширены и уточнены с помощью метода численного моделирования. Численное моделирование характеристик является перспективным методом оптимизации параметров эксиламп и ячеек ПДП, позволяя определить условия достижения максимальной излучательной эффективности при требуемой величине мощности излучения в заданном интервале длин волн. К началу данного исследования был разработан ряд гидродинамических моделей БР в ксеноне (эксилампы) [35*–38*] и в смесях инертных газов (ячейки ПДП) [39*–42*], а также аналитические [43*], электротехнические [44*] и кинетические модели [45*, 46*].

ГД модели барьерного разряда основаны на уравнениях газовой динамики (уравнениях непрерывности в диффузионно-дрейфовом приближении) для электронов, ионов и возбужденных атомов (молекул), связанных с уравнением Пуассона для электрического поля. Была продемонстрирована способность ГД моделей успешно моделировать фундаментальные процессы, имеющие место в эксилампах и ПДП ячейках, исходя из основополагающих принципов газовой электроники. В то же время систематические параметрические исследования излучательных характеристик ксеноновых эксиламп на момент начала данной работы отсутствовали.

Таким образом, фундаментальной проблемой при улучшении характеристик процессов и приборов, использующих ВЧЕ и барьерные разряды, является недостаток информации о протекающих в них физкохимических процессах и их влиянии на характеристики разрядов. В связи с этим, исследование физико-химических процессов в емкостных высокочастотных и барьерных разрядах является своевременным и актуальным как для улучшения существующих, так и для разработки принципиально новых технологий и приборов, основанных на их использовании.

Цель и задачи диссертационной работы Целью работы было экспериментальное и теоретическое исследование физико-химических процессов в неравновесной плазме емкостных высокочастотных и барьерного разрядов и их электрических и оптических характеристик.

Достижение цели работы предполагало решение следующих задач:

- Создание диагностического комплекса для исследования электрических и оптических характеристик плазмы ВЧЕ разрядов.

- Обоснование спектральных методов диагностики галоген- и метансодержащей плазмы.

- Экспериментальное исследование электрических и оптических характеристик и внутренних параметров традиционного и активированного магнитным полем ВЧЕ разрядов в аргоне, трифторбромметане и метане.

- Моделирование плазмохимических процессов и расчет состава плазмы ВЧЕ разряда в CF3Br.

- Разработку одномерных гидродинамических моделей БР в ксеноне и смесях ксенона с неоном.

- Численное исследование влияния физико-химических процессов в барьерном разряде в ксеноне и смесях ксенона с неоном на электрические и оптические характеристики разряда.

- Масштабирование барьерных разрядов.

Методы исследований При исследовании ВЧЕ разрядов использовались экспериментальные и численные методы, исследование барьерных разрядов проводилось расчетным путем. Для экспериментального измерения параметров плазмы использовались электротехнический, термопарный, зондовый и спектральные методы.

Зондовые измерения осуществлялись с помощью двойного Ленгмюровского зонда с использованием стандартных схемы и методики обработки ВАХ зонда.

Применение спектральных методов основывалось на использовании относительных интенсивностей спектральных линий и молекулярных полос, измеряемых с помощью современного спектрального оборудования.

Использование конкретных спектральных методик измерения параметров плазмы обосновывалось с помощью кинетического анализа. Для численного исследования параметров плазмы использовались нольмерные кинетические и одномерные гидродинамические модели. Для моделирования параметров электронной компоненты плазмы решалось кинетическое уравнение Больцмана в двучленном приближении.

Положения, выносимые на защиту 1. Результаты измерений и расчетов внутренних параметров ВЧЕ разрядов в аргоне и CF3Br. Модель плазмохимических процессов и результаты расчета состава плазмы ВЧЕ разряда в CF3Br.

2. Методы и результаты исследований концентраций атомарного и молекулярного водорода, колебательных и вращательных температур молекул Н2 и радикалов СН*; представления о механизмах формирования атомов H, молекул H2 и радикалов СН* и их распределений по энергетическим уровням в ВЧЕ разряде в магнитном поле в метане и смесях метана с аргоном.

3. Закономерности влияния магнитного поля на электрические и оптические характеристики и внутренние параметры плазмы ВЧЕ разрядов.

4. Одномерная гидродинамическая модель БР в ксеноне; результаты численного исследования влияния параметров БР в ксеноне на его оптические характеристики. Анализ физико-химических процессов в БР разряде в ксеноне при формировании коротких импульсов тока.

5. Одномерная гидродинамическая модель БР в смеси Ne/Xe; результаты численного исследования параметров БР в смеси 0.95Ne/0.05Xe.

Масштабирование БР, законы преобразования для концентрации эксимерных молекул и эффективности излучения при масштабировании БР в смеси Ne/Xe.

Достоверность защищаемых положений Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием метрологически поверенного оборудования, статистической обработкой экспериментальных данных, воспроизводимостью основных результатов измерений, тщательным обоснованием спектральных методов диагностики плазмы, использованием зарекомендовавших себя физических моделей и численных методов, тестированием разработанных программ, согласием экспериментальных и теоретических результатов и согласием с результатами других исследователей.

Новизна полученных результатов 1. Впервые спектральными методами измерены концентрации атомов Br и F в ВЧЕ разряде в CF3Br с высоким пространственным разрешением. Показано, что концентрация атомов брома в десятки раз превышает концентрацию атомов фтора. Разработана кинетическая модель газофазных реакций в CF3Br плазме.

Рассчитан состав CF3Br плазмы.

2. Впервые изучены характеристики ВЧЕ разряда в метане и смеси метана с аргоном в магнитном поле:

- Спектральными методами измерены концентрации атомов и молекул водорода, исследованы распределения молекул водорода и радикалов СН* по колебательным и вращательным уровням энергии;

- Показано, что в смеси аргона с метаном (110% CH4 + Ar) в диапазоне давлений 110 Па атомарный водород образуется в процессе диссоциации молекул метана при столкновениях с метастабильными атомами аргона:

* Arm + CH4 ® CH3 + H + Ar ;

- Установлено, что в ВЧЕ разряде в метане реализуется неравновесное распределение атомов водорода по энергетическим уровням, к формированию которого приводит диссоциативная рекомбинация молекулярных ионов + * водорода H2 + e ® H + H.

3. Получены новые данные о влиянии параметров БР в ксеноне и физикохимических процессов в нем на формирование импульсов тока БР:

- Показано, что гидродинамические модели БР в ксеноне в приближениях локального электрического поля и локальной энергии электронов дают качественно близкую картину развития физических процессов;

- Показано, что в плазме БР в Xe быстрая конверсия ионов Xe2+ в Xe3+ и последующая диссоциативная рекомбинация приводят к быстрому распаду плазмы после прохождения импульса тока, что влечет за собой появление второго (обычно более слабого) импульса тока на полупериод напряжения;

- Обнаружено явление стратификации энергии электронов при прохождении импульсов тока в БР в ксеноне;

- Показано, что рост перенапряжения приводит к появлению вслед за однопиковым режимом горения БР двух пикового режима и затем к умножению периода напряжения.

4. В результате систематических численных исследований получены новые данные о влиянии внешних параметров БР в ксеноне на его оптические характеристики.

5. Численно в рамках гидродинамической модели проведен анализ подобия БР в смеси 0.95Ne/0.05Xe. Впервые получены законы преобразования для эффективности ВУФ излучения атомов и эксимерных молекул в БР в смесях Ne/Xe. Показано, что теоретически полученные законы выполняются для излучения резонансных атомов и молекул ксенона, на излучение которых приходится большая часть излучения БР в смеси 0.95 Ne/0.05 Xe.

Научная ценность и практическая значимость работы 1. Разработанная кинетическая модель газофазных реакций в ВЧЕ разряде в CF3Br и результаты исследования абсолютных концентраций атомарных радикалов и расчета состава CF3Br-плазмы в дальнейшем могут использоваться при разработке гидродинамических моделей ВЧЕ разряда в CF3Br и представляют практическое значение для разработки технологий анизотропного травления кремния и его оксидов.

2. Полученные данные о концентрациях атомов и молекул водорода, распределениях молекул водорода и радикалов СН* по колебательным и вращательным уровням энергии, результаты анализа физико-химических процессов в ВЧЕ разряде в метане и смесх метана с аргоном могут использоваться при исследовании плазмохимических механизмов формирования углеродсодержащих покрытий и роста наноструктур в метансодержащей плазме и представляют практический интерес для разработки и оптимизации технологий, связанных с напылением углеродсодержащих пленок.

3. Выявленные закономерности влияния поперечного магнитного поля на характеристики ВЧЕ разряда могут быть использованы при разработке технологий травления и осаждения тонких пленок.

4. Созданная модель БР и полученные сведения о влиянии параметров БР в ксеноне на его характеристики позволяет оптимизировать параметры Xe2эксиламп на практике. Результаты анализа физико-химических процессов в БР в ксеноне во время прохождения импульсов тока и в фазе послесвечения представляют интерес при изучении механизмов формирования филаментов в барьерном разряде и для разработки моделей БР в ксеноне.

5. В результате анализа в рамках ГД модели подобия барьерных разрядов в смеси 0.95Ne/0.05Xe получены законы преобразования для эффективности излучения, применимые для масштабирования БР при исследованиях и разработке ячеек плазменных дисплеев и эксиламп. Полученные законы могут использоваться для дальнейшего изучения роли разрешенных и запрещенных процессов в механизме протекания барьерных разрядов в инертных газах и их смесях.

Личный вклад автора Диссертационная работа является результатом законченного цикла фундаментально-прикладных исследований неравновесной плазмы нестационарных газовых разрядов, проводимых автором в период с 1992 по 1995 гг. в лаборатории Спектроскопии плазмы НИЦ «Жалын» при Президиуме Академии наук КР и в период с 1996 по 2010 гг. в лаборатории Оптики и спектроскопии Кафедры физики и микроэлектроники Кыргызско-Российского Славянского университета.

На различных этапах работы исследования выполнялись совместно с коллегами, но при этом личный вклад автора является определяющим и состоит в выборе направления, участии в создании экспериментальных установок и диагностических комплексов, разработке программ для управления автоматизированным комплексом регистрации спектров, выборе и обосновании спектральных методов, планировании и проведении основных экспериментальных исследований; разработке и участии в разработке кинетических схем плазмохимических процессов, гидродинамической модели БР, программ для решения кинетического уравнения Больцмана и расчета состава плазмы в рамках кинетической (0D) модели; проведении численных расчетов; анализе и интерпретации полученных данных; подготовке докладов и статей.

Апробация работы Результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях и симпозиумах: Всероссийской (с международным участием) конференции по физике низкотемпературной плазмы (ФНТП-2001, Петрозаводск, Россия, 2001); IV International Conference Plasma Physics and Plasma Technology (PPPT-4, Minsk, Belarus, 2003); IV Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (Иваново, Россия, 2005); III международном симпозиуме «Горение и плазмохимия» (Алматы, Казахстан, 2005); Международном семинаре «Проблемы моделирования и развития технологии получения керамики» (Бишкек, Кыргызстан, 2005);

XXXIII Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС. (Звенигород, Россия, 2006); XVI International Conference on Gas Discharges and their Applications (GD 2006, Xi’an, China, 2006); V International Conference Plasma Physics and Plasma Technology (PPPT-5, Minsk, Belarus, 2006); 18-th International Symposium on Plasma Chemistry (Kyoto, Japan, 2007); IV международном симпозиуме «Горение и плазмохимия» (Алматы, Казахстан, 2007); V Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (Иваново, Россия, 2008); 11-th International Symposium on High Pressure Low Temperature Plasma Chemistry (HAKONE XI, Oleron Island, France, 2008); 9-th International Conference “Atomic and Molecular Pulsed Lasers” (Tomsk, Russia, 2009); научных и научно-практических конференциях КРСУ, Бишкек, 19982010 гг., и на научных семинарах кафедры физики и микроэлектроники КРСУ.

Публикации По теме диссертации опубликовано 53 научных работы, включая 18 статей в журналах из списка ВАК и 1 монографию.

Структура и объем диссертации Объем диссертации составляет 320 страниц, в ней представлены 113 рисунков и 22 таблицы, имеется 474 ссылки на литературные источники. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, 4-х приложений и списка литературы.

Объем основного текста составляет 263 страницы.

II. СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во Введении обосновывается актуальность исследования электрических и оптических характеристик высокочастотных емкостных (ВЧЕ) и барьерных разрядов, формирования представлений о протекающих в них физикохимических процессах и их связи с характеристиками разрядов.

Сформулированы цель, научная новизна, научная и практическая значимость диссертационной работы, приводятся защищаемые положения.

Первая глава содержит анализ состояния исследований высокочастотных емкостных и барьерных разрядов. Даны общие сведения о высокочастотных емкостных и барьерных разрядах, их особенностях, характеристиках, методах моделирования. Рассмотрены основные области их применения и проблемы, связанные с применением ВЧЕ разрядов для травления и осаждения тонких твердых слоев и барьерных разрядов в качестве источников света в эксилампах и плазменных дисплейных панелях.

Во второй главе описывается экспериментальное оборудование, использовавшееся для изучения характеристик традиционного и активированного магнитным полем ВЧЕ разрядов.

Для исследования характеристик традиционного ВЧЕ разряда использовался ассиметричный высокочастотный реактор емкостного типа диодной конфигурации. Верхний электрод диаметром 140 мм был заземлен и соединен с алюминиевой цилиндрической вакуумной камерой, на нижний электрод диаметром 120 мм подавалось ВЧ напряжение через согласующее устройство. Расстояние между электродами составляло 40 мм. Камера откачивалась с помощью форвакуумного и диффузионного насосов. Параметры ВЧЕ разряда: частота 5.28 МГц, вводимая в разряд мощность 30-200 Вт, давление газа 1-10 Па, скорость расхода газа 0.15 млПа/с.

Характеристики ВЧЕ разряда в магнитном поле исследовались в ВЧЕ реакторе магнетронного типа (рис. 1).

Рис. 1. Схема высокочастотного реактора: 1 - ВЧ электрод, 2 h разрядная камера, 3 - ВЧ генератор, - согласующее устройство, 5 электромагнитные катушки, 6 диффузионный насос, 7 форвакуумный насос, 8 - магнитные 8 клапаны, 9 - датчики давления, 10 Ar газовый баллон, 11 - игольчатый натекатель, 12 - датчик расхода газа, 13 - кварцевое окно.

Разряд горел между центральным электродом и стенками цилиндрической разрядной камеры, которая была заземлена. ВЧ электрод, полый внутри, имел размеры 1.61010 см и охлаждался с помощью масла.

Диаметр рабочей камеры 30 см, высота 25 см. Две магнитные катушки создавали магнитное поле, направленное перпендикулярно ВЧ полю.

Действующие параметры установки изменялись в пределах: частота изменения напряжения 13.56 МГц, мощность, подводимая к разряду, 80300 Вт, индукция магнитного поля 0200 Гс, давление рабочего газа/ смеси газов 0.1 10 Па. ВЧ мощность, подводимая к разряду, полностью вкладывалась в разряд при индукции магнитного поля ~50 Гс и выше.

Проходящая и отраженная ВЧ мощности измерялись рефлектометром.

ВЧ напряжение разряда измерялось емкостным делителем напряжения и ВЧосциллографом. Постоянное напряжение самосмещения у нагруженного электрода выделялось LC-фильтром с низкой резонансной частотой. ВЧ ток измерялся поясом Роговского, откалиброванным ВЧ током через беземкостное, безиндуктивное сопротивление (75 Ом). Температура газа измерялась с помощью остеклованной медь-константановой термопары с диаметром спая 0.мм.

Для измерения средней энергии электронов и концентрации заряженных частиц в камеру ВЧЕ реактора на расстоянии 1 см от ВЧ электрода помещался неподвижный двойной электрический зонд из молибденовой проволоки диаметром 0.14 мм, длина собирающих концов зонда составляла 7 мм, расстояние между зондами равнялось 10 мм.

Для регистрации спектров излучения использовались две спектрометрические системы: одна, собранная на базе высокоразрешающего дифракционного спектрографа ДФС-8 с решеткой 1800 штр/мм (обратная линейная дисперсия 2 /мм); вторая (рис. 2) - на базе монохроматора МДР-23 с решеткой 1200 штр/мм (обратная линейная дисперсия 13 /мм).

Рис. 2. Автоматизированная система регистрации спектров. 1 – источник излучения, 2 – фокусирующая линза, 3 – монохроматор, 4 – ФЭУ, 5 – шаговый двигатель, 6 – блок управления ШД, 7 – ВВ источник питания ФЭУ, 8 – усилитель постоянного тока, 9 – интерфейс (АЦП и ЦАП), 10 – ЭВМ, 11 – дисплей, 12 – принтер.

Обе системы были автоматизированными. Для регистрации оптического сигнала использовались фотоэлектронные умножители ФЭУ-79 и ФЭУ-106. В ряде экспериментов для снижения отношения сигнал/шум ФЭУ охлаждался до температуры -30°С с помощью термостатического устройства (УТФ).

Аналоговый сигнал с ФЭУ усиливался и после преобразования в цифровой подавался на вход компьютера PC-XT, где мог накапливаться и обрабатываться. Спектральная чувствительность спектрометрических систем калибровалась с помощью светоизмерительной лампы Си-10-300У.

Для проведения пространственных измерений интенсивности излучения использовалась механическая сканирующая система, состоящая из подвижной узкой щели шириной 0.8 мм, жестко соединенной со стеклянным световодом диаметром 4 мм, второй конец которого жестко устанавливался напротив входной щели спектрографа/монохроматора. С помощью реверсивного электродвигателя и передаточной механической системы щель перемещалась от ВЧ к заземленному электроду и обратно со скоростью ~ 7 мм в минуту.

Система позволяла получать пространственное разрешение ~ 1 мм.

В третьей главе представлены электрические и оптические характеристики ВЧЕ разряда в аргоне. Моделируется ФРЭЭ в традиционном ВЧЕ разряде и рассчитываются распределение концентрации и средней энергии электронов и интенсивности излучения вдоль разрядного промежутка.

Изучаются характеристики ВЧЕ разряда в магнитном поле и анализируется влияние дрейфа электронов в магнитном поле на характеристики разряда.

Изучено влияние магнитного поля, давления аргона и мощности разряда на ВЧ ток, ВЧ напряжение и постоянное напряжение самосмещения ВЧЕ разряда. Показано, что увеличение величины постоянного магнитного поля приводит к падению тока и напряжения, что является результатом увеличения активной составляющей сопротивления разрядного промежутка. Отношение постоянного напряжения самосмещения к высокочастотному напряжению (U__/URF) составляет величину от 0.5 до 0.85 и является функцией внешних параметров разряда: уменьшается с ростом магнитного поля (рис. 3) и уменьшением давления.

Зондовыми методами измерены концентрация заряженных частиц и температура электронов. Показано, что магнитное поле приводит к увеличению концентрации заряженных частиц и слабо влияет на температуру электронов (рис. 4). Увеличение мощности приводит к увеличению концентрации и уменьшению температуры электронов. Рост давления приводит к уменьшению концентрации заряженных частиц при магнитном поле 100 Гс и к ее увеличению при магнитном поле 25 Гс; температура электронов слабо зависит от давления.

Оптическими методами изучены интенсивность излучения и толщина приэлектродного слоя у ВЧ электрода. Усредненная за период толщина слоя пространственного заряда у ВЧ электрода составляет величину от ~4 до 10 мм.

Толщина слоя пространственного заряда уменьшается с ростом давления и магнитного поля (рис. 5) и практически не зависит от подводимой мощности.

Показано, что интенсивность спектpальных линий аргона линейно растет с увеличением подводимой к разряду мощности и магнитного поля. Рост давления аргона в разрядной камере приводит к уменьшению интенсивности спектpальных линий аргона при магнитном поле 100 Гс и к увеличению их интенсивности при слабом магнитном поле (~25 Гс).

U_/URF U, В б) 10 2.250 URF U_ 2U_/URF 8 2.216 Ne 1.1Te 14 1.12 0.0 20 40 60 80 120 40 60 80 1B, Гс B, Гс Рис 3. Зависимости ВЧ напряжения URF, Рис 4. Зависимости концентрации напряжения самосмещения U__и отношения заряженных частиц и температуры U_/URF от магнитного поля, Р=2 Па, W=80 электронов от магнитного поля, P= 2 Па, Вт. W=80 Вт.

Влияние магнитного поля на характеристики ВЧЕ разряда в диапазоне давлений от 10 до 650 Па дополнительно исследовано в рамках одномерной гидродинамической модели [47*].

Показано, что при давлении аргона >1 Па наложение магнитного поля не оказывает заметного влияния на характеристики разряда. При давлениях 40 60 80 100 120 <100 Па влияние магнитного поля с B, Гс уменьшением давления газа увеличивается. Наложение внешнего Рис. 5. Средняя толщина слоя пространственного заряда у ВЧ магнитного поля при Р<100 Па ведет к электрода в зависимости от величины уменьшению падения потенциала в магнитного поля, Р=0.1 Па, W=80 Вт. приэлектродных областях, уменьшению – использовалась линия ArI 750.3 нм, толщины приэлектродных областей, – ArII 434.8 нм.

увеличению напряженности электрического поля у электродов. В центральных областях разряда (положительный столб) наложение магнитного поля приводит к увеличению концентрации (рис. 6) и средней энергии электронов. При наложении магнитного поля средняя энергия электронов на границе плазма-слой сильно увеличивается, приводя к появлению резких максимумов энергии электронов.

Показано, что в ВЧЕ разряде в магнитном поле в диапазоне магнитных полей 25 Гс и давлений Р 10 Па подвижность электронов в радиальном направлении значительно сокращается, что сильно уменьшает потери электронов на стенках и удерживает вторичные электроны вблизи слоя. Это способствует сильному увеличению скорости ионизации в слое и плотностей заряженных частиц во всем разрядном промежутке, что -e T, эВ e N, м sh d, мм результируется в б) а) увеличении сопротив1010 10ления плазмы и уменьшении сдвига фаз 109 1 14 Па между током и 70 Па 108 1напряжением. Допол 400 Па нительно, дрейф элек 650 Па 107 1тронов в магнитном 0 1 2 3 4 0 1 2 3 поле приводит к d, см d, см уменьшению отноРис. 6. Усредненные за ВЧ период распределения шения подвижностей концентрации электронов в межэлектродном промежутке при различных давлениях; (а) В=0, (б) В=100 Гс.

электронов me и ионов mi. Уменьшение отношения me/mi приводит к уменьшению постоянного напряжения самосмещения и толщины слоя, что с одной стороны увеличивает роль ионов в токе проводимости, и с другой стороны уменьшает энергию ионной бомбардировки.

В целом, разряд становится более электроположительным.

В четвертой главе описываются результаты экспериментального и численного исследования оптических характеристик и внутренних параметров плазмы традиционного ВЧЕ разряда в трифторбромметане (CF3Br).

Эксперименты выполнены в ассиметричном высокочастотном реакторе емкостного типа диодной конфигурации.

Рис. 7. Аксиальное распределение концентрации атомов Br в ВЧЕ разряде в CF3Br (P=5 Па, W=150 Вт). Кривые (1, 2) получены без пластины Si на ВЧ электроде, (3, 4) – при наличии на ВЧ электроде пластины Si. (1,3) – данные получены по актинометрической паре (Br I 7005 )/ (Ar I 7504 ); (2,4) – (Br I 4525 )/ (Ar I 4300 ). мм – ВЧ электрод; 40 мм – заземленный 0 10 20 30 электрод.

x, мм Методом оптической актинометрии [48*, 49*] по отношению интенсивностей спектральных линий (BrI 452.5 нм)/(ArI 430.0 нм), (BrI 700.нм)/(ArI 750.4 нм) и (FI 685.6 нм)/(ArI 750.4 нм) измерены абсолютные концентрации атомарных радикалов Br и F.

Показано, что концентрация атомов брома в ВЧЕ разряде в CF3Br в десятки раз превышает концентрацию атомов фтора. Концентрации атомарных радикалов Br и F растут с увеличением мощности разряда и давления газа.

Измерено распределение атомов Br в межэлектродном промежутке (рис. 7).

Присутствие кремния на ВЧ электроде изменяет аксиальное распределение атомов брома в разряде: распределение приобретает ассиметричный профиль с -e n, см Br N, % максимумом вблизи ВЧ электрода и минимумом вблизи заземленного электрода.

Двумя методами (термопарным и спектральным) изучено пространственное распределение температуры газа в ВЧЕ разряде в CF3Br (рис.

8, 9). Показано, что температура газа низка и не превышает 550К.

370 K 6заземленный электрод 420 K 470 K 550 490 K электроды 5443ВЧ электрод 30 20 40 60 80 10 10 20 30 r, мм x, мм Рис. 8. Аксиальное распределение Рис. 9. Поле температур тяжелых частиц в температуры газа в ВЧЕ разряде в CF3Br пространстве между электродами ВЧЕ (P=5 Па, W=150 Вт). 1–термопарные; 2– разряда в CF3Br (P=7 Па, W=100 Вт).

спектроскопические измерения.

Численным решением дифференциального уравнения баланса тепловой 1 ¶ ¶S ¶2S r энергии в разряде + + Q(r, z) = 0 для экспериментально r ¶r ¶r ¶z измеренного поля температур Tij восстановлен двумерный профиль источников тепла Q(r, z) в плазме ВЧЕ разряда (¶S(T) = k(T )¶T – тепловой потенциал, k(T) – коэффициент теплопроводности). Показано, что максимумы тепловыделения наблюдаются на расстоянии 2–4 мм от каждого из электродов, тепловыделение вблизи ВЧ электрода существенно превышает тепловыделение у заземленного электрода.

Разработана кинетическая модель газофазных реакций в CF3Br плазме ВЧЕ разряда. На основе решения системы дифференциальных уравнений типа:

dni (t) = f (ni (t)) рассчитаны кинетические кривые (зависимости от времени) для dt концентраций 33 компонент плазмы: CF3Br, CF2Br, CFBr, CFBr2, CF2Br2, CF4, CF3, CF2, CF, Br, F, C, Br2, F2, FBr, C2F4, C2F5, C2F6, C3F7, CF2Br+, CFBr+, CF3+, CF2+, CF+, Br+, F+, C+, Br2+, F2+, BrF+, C2F4+, Br-, F-. Решение системы дифференциальных уравнений проводилось по алгоритму Гира для численного интегрирования жестких систем однородных дифференциальных уравнений.

Температура и концентрация электронов предполагались заданными. Несмотря на ряд ограничений, модель приводит к тем же самым типам основных ионов, которые наблюдались с помощью масс-спектроскопии [3].

x, мм T, K Рассчитаны концентрации компонент плазмы для условий (давление газа, температура электронов) типичных для травления кремния в ВЧЕ разряде в CF3Br. Показано, что основными положительными ионами в CF3Br плазме ВЧЕ разряда являются ионы CF3+, основными отрицательными ионами - ионы Br- и F- (рис. 10). Плазма сильно электроотрицательна. Степень диссоциации CF3Br достигает 20%.

Основными нейтральными 10продуктами газофазных реакций 10являются CF2Br, C2F6, FBr и Br, плотности этих компонент близки 1и достигают значений порядка 161013 см-3. Рассчитанные CBrF2+ Br+ плотности атомов Br близки к 1CF3+ Br2+ экспериментально измеренным.

1CF2+ Br - Значительна плотность молекул брома Br2 и радикалов CF2 и CF3.

CF + F1Результаты измерений и расчета 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.концентраций компонент плазмы t, с трифторбромметана позволяют Рис. 10. Концентрации основных ионов в CBrFлучше понять механизм плазме ВЧЕ разряда в зависимости от времени;

анизотропного травления кремния ne= 107cм-3, Te=3 эВ, Tg=400K, P=5 Пa.

в CF3Br плазме. Бром не образует газообразных соединений с кремнием и играет пассивную роль, поэтому травящими компонентами будут CF3+, F и фторсодержащие радикалы, образующие летучий SiF4. Поскольку концентрация ионов CF3+ сопоставима с концентрацией атомов фтора, проявляется анизотропия травления.

В пятой главе описываются результаты экспериментальных измерений электрических и оптических характеристик ВЧЕ разряда в магнитном поле в метане и смеси метана с аргоном, спектральных исследований внутренних параметров метансодержащей плазмы и анализа механизмов образования атомарного водорода и формирования распределений атомов, молекул и радикалов по энергетическим уровням.

Использовалась экспериментальная установка, представленная на рис. 1.

Изучены электрические характеристики разряда. Показано, что влияние мощности, давления и магнитного поля на электрические характеристики ВЧЕ разряда в магнитном поле в метане аналогично влиянию этих параметров на характеристики ВЧЕ разряда в аргоне и, в первую очередь, обусловлено дрейфом электронов в магнитном поле.

Представлены результаты измерения температуры газа термопарным методом. Показано, что температура газа растет с увеличением мощности разряда, давления газа и величины магнитного поля и составляет ~ 350- 650К.

В спектре излучения разряда наблюдаются линии атомарного водорода серии Бальмера Н, Н, Н, полосы радикала СН* (A2D-X2P) системы 4300 , -N, см большое количество линий молекулярного водорода на участках спектра 4400 – 4800 и 4900 – 6400 , в том числе системы Фулхера Н2 (d3Pu – a3Sg) (рис. 11).

Hb Проанализированы механизмы 3образования возбужденных HHg атомов водорода H*(n=3) и Ar* 2(4p3P1). Показано что в смесях CH 1метана с аргоном при малых концентрациях аргона в смеси, 4200 4400 4600 4800 5000 5200 54заселение состояний H*(n=3) и Ha 300 Ar*(4p3P1) осуществляется H2(d3Pu-a3Pg) непосредственно из основного 2состояния прямым электронным ударом. При концентрации 1метана 110% в смеси CH4-Ar заселение возбужденного 5400 5600 5800 6000 6200 6400 66l, A состояния Ar*(4p3P1) осуществляется ступенчато, Рис. 11. Cпектр излучения ВЧЕ разряда в метане в через метастабильный уровень диапазоне длин волн 4200-6600 . В=200 Гс, W=Arm(4s3P0,2).

Вт, P=1 Па.

Получены выражения для определения концентрации атомов водорода по отношению интенсивностей I спектральных линий водорода Ha(656.2 нм) и аргона ArI (696.5 нм) в случае прямого электронного возбуждения состояний Ar*(4p3P1) и H*(3S, 3P, 3D) max I ( Aki / l )Ar k1Ar t I ( Aki / l )Ar s f ( e )|ethAr t Ar H Ar H Ar [ H ] = = [ Ar ] ;

max I ( Aki / l )H k1H t I ( Aki / l )H s H f ( e )|ethH t Ar H Ar H ступенчатого возбуждения состояния Ar*(4p3P1) и прямого возбуждения состояния H*(3S, 3P, 3D) I ( Aki / l )Ar k2 Ar k3 [ e] t H Ar [ H ] = [ Ar ] ;

I ( Aki / l )H k1H ( k3 + k4 )[ e] + k5 [ CH ] + k8 t Ar 4 H Ar прямого возбуждения состояния Ar*(4p3P1) и диссоциативного возбуждения * CH + e ® CH3 + H ( n = 3 ) + e состояния H*(3S, 3P, 3D) 1 I t { Aki / l }Ar Ar [ H ] = H k1Ar [ Ar ] - k3CH4 [CH ].

k1H I t { Aki / l }H Ar H Здесь Aki – вероятность перехода, tk – время жизни возбужденного состояния, max – длина волны, [e], [H], [Ar], [CH4] – концентрации, s – сечение возбуждения в максимуме, f ( e )|eth – значение ФРЭЭ при пороговой энергии, k1 – константа скорости прямого возбуждения, k2 – возбуждения метастабильного состояния, k3 – ступенчатого возбуждения из метастабильного состояния, k3CH– диссоциативного возбуждения, k4, k5, k8 – константы скорости тушения метастабильного состояния Arm(4s3P0,2). электронами, молекулами и на стенке, соответственно.

I, отн.ед.

а) б) 1 25 Гс 50 Гс 70 25 Гс 1 100 Гс 50 Гс 140 200 Гс 100 Гс 200 Гс 110 2 4 6 8 0 2 4 6 8 P, Па P, Па в) 25 Гс N, см- 50 Гс Рис. 12. Зависимости интенсивностей 100 Гс 8,0x1011 200 Гс излучения спектpальных линий (а) Ha (656.2 нм), (б) ArI (696.5 нм) и 6,0x10концентpации атомаpного водоpода (в) от давления метана в pазpядной 4,0x10камеpе, W =80 Вт, PAr =0.1 Па.

2,0x100,0 2 4 6 8 P, Па Методом оптической актинометрии измерены абсолютные концентрации атомарного водорода в ВЧЕ разряде в магнитном поле в метане (рис. 12) и в смесях метана с аргоном. Показано, что концентрация атомов водорода в смеси СН4(1–10%)+Ar на порядок выше их концентрации в чистом метане при одинаковых параметрах разряда. Показано, что механизмы образования атомов Н в метане и смеси СН4(1–10%)+Ar разные: в метане в диапазоне давлений 110 Па атомарный водород образуется в результате диссоциации метана и радикалов СНх при столкновениях с электронами, в смеси СН4(1–10%)+Ar – в процессе диссоциации молекул метана при столкновениях с метастабильными * * атомами аргона Arm(4s3P0,2): Arm + CH ® CH + H + Ar.

4 Известно, что атомарный водород оказывает большое влияние на качество алмазоподобных покрытий, что обусловлено двумя эффектами, вопервых, водород стабилизирует свободные связи на поверхности растущей пленки, во-вторых, способствует стравливанию не алмазной компоненты в растущей пленке, например графита. На основе полученных результатов можно сделать вывод: аргон в смеси СН4/Ar способствует улучшению качества углеродсодержащих пленок.

По отношению интенсивностей линии атомарного водорода серии Бальмера Н(H=6563, n=3n=2) и вращательной линии (К=1) колебательной полосы Q(0-0) серии Фулхера молекулярного водорода (lHF =6018) определено отношение концентраций атомарного и молекулярного водорода. Показано, что в магнетронном ВЧЕ разряде в метане отношение NH/NH2 составляет 0.03–0.06.

I, отн.

ед.

I, отн.

ед.

lg(Nk ) 4, I lki 3,Рис. 13. Зависимости ln( Nk ) ~ от ln ki 3,Aki 2,энергии излучающих уровней для линий Н, Н, Н 2, серии Бальмера; 1–4 – W=100 Вт, 5 – 120 Вт; 1–3 – 1,P=1 Па, 4, 5 – 5 Па; 1– В=50 Гс, 2 – 100 Гс, 3–5 – 1,0 200 Гс; 6 – расчет по формуле 0,max max Nk = N0Ne s s( e )ve t µ const s t k k k k 0,12,0 12,2 12,4 12,6 12,8 13,0 13,Еk, эВ Показано, что в ВЧЕ разряде в магнитном поле в метане реализуется неравновесное распределение атомов водорода по энергетическим уровням (рис. 13). Согласно оценкам, к формированию неравновесного распределения атомов водорода по энергетическим уровням приводит диссоциативная + * рекомбинация молекулярных ионов водорода H2 + e ® H + H.

По распределению относительных 3интенсивностей колебательных полос Q(0-0)(1) 300 Q(1-1)(1) системы Фулхера Н2(d3Pun–a3Sgn;

2n=n=0,1,2,3) (рис. 14, 15) изучено распределение молекул водорода по 2Q(2-2)(1) колебательным уровням. Показано, что 1в экспериментально наблюдаемых Q(3-3)(1) 1распределениях колебательные уровни с v=2 и v=3 существенно обеднены по сравнению с равновесным 6000 6100 6200 6300 64l, A распределением.

Определены значения температуры Рис. 14. Типичный вид колебательных заселения колебательного уровня v=полос -системы Фулхера H2.

(Тv1) молекул водорода в основном состоянии H2(X1). Тv1 находиться в диапазоне от 2320К до 5800К и растет с увеличением магнитного поля и давления метана.

По распределению относительных интенсивностей вращательных линий Q-ветви колебательной полосы (0-0) -системы Фулхера определена вращательная температура молекул водорода. Показано, что вращательная температура молекул водорода существенно ниже температуры заселения колебательного уровня v=1 (Тv1) молекул водорода в основном состоянии H2(X1). Отрыв между колебательными и вращательными температурами увеличивается с ростом давления метана. Показано, что в результате вращательной релаксации формируется вращательное распределение молекул водорода с температурой близкой к температуре газа ~(450–550К).

I, отн.

ед.

Реализован теоретический 1.1.б) а) расчет спектра излучения системы полос (A2D®X2P) 1.1.радикала СН* в диапазоне длин 0.волн 4200–4400 при заданных 0.колебательной Тvib и 0.вращательной Trot температурах.

0.6 200 Гс 200 Гс 100 Гс Проанализированы законо 100 Гс 0. 50 Гс 50 Гс мерности изменения спектра 0.0.2 излучения системы полос 0 1 2 3 0 1 2 (A2D®X2P) радикала СН* в v v диапазоне длин волн 4200–44Рис. 15. Экспериментальные распределения при изменениях Тvib и Trot относительных интенсивностей полос -системы радикала СН*. Рассчитанные Фулхера H2 при давлении 1 Па (а) и 5 Па (б).

спектры и обнаруженные закономерности использовались для определения Тvib и Trot радикала СН* (рис.

16).

а) Показано, что колебательная и 1.вращательная температуры радикалов 0.СН* в ВЧЕ разряде в магнитном поле в метане равны соответственно 0.Tvib=2800±100 K, Trot=2000±100 K при б) 1.давлении 1 Па, Tvib=4500±100 K, 0.5 Trot=1200±100 K при давлении 5 Па и в пределах ошибки не зависят от 0.индукции магнитного поля. Увеличение 4240 4260 4280 4300 4320 43l, A давления приводит к увеличению Рис. 16. Рассчитанный (Тvib=2700K, колебательной температуры радикала Trot=2000K) (а) и наблюдаемый (р=1 Па, СН* и уменьшению его вращательной В=100 Гс) (б) спектры излучения СН*.

температуры. Отрыв между колебательной и вращательной температурами радикала СН* увеличивается с повышением давления.

Вращательная температура радикалов СН* (12002000К) существенно выше вращательной температуры молекул водорода ~ (480570К). Показано, что вращательное распределение радикалов СН*, сформированное в процессе диссоциативного возбуждения CH + e ® CH* ( A2D ) + H + H + e, не успевает 4 релаксировать к равновесному распределению с температурой, близкой к температуре газа.

Шестая глава посвящена моделированию барьерного разряда (БР) в ксеноне в рамках гидродинамической модели: численно исследовано влияние параметров разряда и физико-химических процессов в нем на электрические и оптические характеристики БР.

I, отн.

ед.

I, отн.

ед.

Одномерная гидродинамическая (ГД) модель БР (рис. 17) основана на континуальном описании плазмы, использующем диффузионно-дрейфовое приближение для потоков частиц.

Вследствие малой подвижности ионов их движение определяется локальным приведенным электрическим полем.

Уравнение непрерывности для ионов i-го сорта записывается в виде:

Рис. 17. Схематическое изображение ¶n+,i ¶G+,i = - + S+,i, БР; 1– левый заземленный электрод, 2– ¶t ¶z правый нагруженный электрод, db1, db2– ¶n+,i толщина диэлектриков, dg–ширина G+,i = +m+,i En+,i - D+,i, (1) ¶z разрядного промежутка, Cb– емкость диэлектриков, Us(t) – источник питания.

Для электронов решается система уравнений непрерывности и баланса энергии электронов:

¶ne ¶Ge ¶ne = - + Se, Ge = -me Ene - De, (2) ¶t ¶z ¶z ¶neee ¶qe ¶nee * * = - - eGeE - Qinel - Qel ; qe = -me Enee - De e. (3) e ¶t ¶z ¶z В уравнениях (1) – (3) E – напряженность электрического поля; n – суммарная концентрация нейтральных компонентов; t – время; ne, n+,i, Ge, G+,i – плотности числа и потока электронов и ионов i-го сорта, me (ee ), m+,i (E / n), De (ee ), D+,i (E / n) коэффициенты подвижности и диффузии электронов и ионов; e = kBTe, Te – e средняя энергия и температура электронов, Se, S+,i – суммарная скорость рождения и гибели электронов и ионов в различных плазмохимических 5 * * процессах; qe – плотность потока энергии электронов, me = me, De = De ; Qinel, 3 Qel – потери энергии электронами в неупругих и в упругих столкновениях.

Напряженность электрического поля E = -¶j / ¶z определяется ¶2j e уравнением Пуассона: = - - ne . (4) n+,i ¶z e0 i Изменение концентраций нейтральных частиц во времени обусловлено их ¶ni рождением и гибелью в элементарных процессах: = Si, (5) ¶t где ni, Si – плотность и суммарная скорость рождения и гибели нейтральных компонентов i-го сорта соответственно; e0 – электрическая постоянная.

Система уравнений (1) – (5) дополняется начальными и граничными условиями для зависимых неоднородных в пространстве переменных.

Численное решение системы дифференциальных уравнений проводится методом прямых с полудискретизацией в пространстве методом контрольного объема на квазиравномерной сетке, учитывающей возможность возникновения больших градиентов зависимых переменных вблизи диэлектрических барьеров.

Плотности конвективно-диффузионных потоков аппроксимируются экспоненциальной схемой. Численная реализация модели без учета упругих столкновений тестирована сопоставлением с результатами аналогичного расчета характеристик БР, приведенными для тех же внешних параметров разряда [35*].

Сравнение рассчитанных характеристик БР в ксеноне с осциллограммами тока и распределением излучения по длине газоразрядного зазора ксеноновых эксиламп показало качественное согласие результатов расчета и измеряемых характеристик.

Имеется хорошее качественное согласие между результатами моделирования влияния ряда параметров БР, таких как емкость диэлектрических барьеров, амплитуда гармонического напряжения, подаваемого на электроды, на характеристики БР в рамках разработанной гидродинамической модели и в рамках электротехнической модели [21].

Показано, что в БР в ксеноне с параметрами характерными для эксимерных ламп (давление близкое к атмосферному, длина разрядного промежутка порядка нескольких мм) ФРЭЭ не всегда определяется локальным электрическим полем. На основе расчетов нестационарной ФРЭЭ показано, что в нестационарном электрическом поле в течение промежутков времени, когда величина приведенного электрического поля мала (E(t)/N<

Проанализированы результаты расчета характеристик БР в ксеноне при давлении 400 Тор в рамках ГД модели в приближениях локального электрического поля (LFA)1 и локальной энергии электронов (LEA)2. Для приближенного учета нелокальности ФРЭЭ система ГД уравнений дополняется уравнением баланса энергии электронов (3) и используются константы скоростей элементарных процессов, инициируемых электронами, определяемые средней энергией электронов в данной точке пространства (LEA). В локальном приближении диффузионно-дрейфовое движение электронов, как и ионов, определяется локальным электрическим полем и их концентрация удовлетворяет стандартному одномерному уравнению непрерывности (2), уравнение (3) не решается. Константы скоростей реакций и транспортные коэффициенты электронов рассчитываются как функции приведенного электрического поля.

Показано, что LFA и LEA приближения приводят к близкому развитию физических процессов в БР, в то же время количественные характеристики БР заметно различаются (рис. 18). Уменьшается толщина слоев пространственного Local Field Approximation.

Local Energy Approximation заряда, увеличивается ионизация плазмы, изменяется пространственновременное распределение средней энергии электронов.

а) б) 8 10.10.Us Us 6 7.7.(Ug )nL JnL 4 (Ug )L 5.JL 5.2 1 2.2.0 0.0.-2 -1 -2.-2.-4 -2 -5.-5.-6 --7.-7.-8 -4 -10.-10.0.0 0.5 1.0 1.5 2.0.0 0.5 1.0 1.5 2.t/T t/T в) Рис. 18. Временные зависимости (а) падения L 3. nL потенциала на разрядном промежутке Ug, и (б) плотности полного тока J в БР в 2.ксеноне; (в) пространственное 2.распределение средней за период изменения напряжения энергии электронов Us – 1.напряжение на электродах; индекс L 1.соответствует LFA приближению, nL – LEA.

0.5 U0= 8 кВ, f= 50 кГц, Р=400 Тор, dg=4 мм, db1=db2=2 мм, =4.

0.0 1 2 3 z, мм Показано, что ГД модель как с LFA, так и с LEA приближениями может успешно применяться для моделирования БР.

В рамках 0-мерной модели, основанной на уравнениях химической кинетики компонент плазмы и уравнении баланса энергии электронов, для заданной зависимости E(t) проведен анализ чувствительности кинетической схемы плазмохимических реакций в ксеноне (119 реакций) к вариациям констант скоростей плазмохимических процессов. В результате проведенного анализа составлена кинетическая схема из 44 плазмохимических процессов, описывающая кинетику 11 компонент плазмы (атомов ксенона в основном Xe и 3-х возбужденных состояниях Xem*, Xer*, Xe**, эксимерных молекул Xe2*(1u+)0u+, Xe2*(3u+)1u, Xe2*(1,v), электронов и ионов Xe+, Xe2+, Xe3+).

Показано, что введение в кинетическую схему ионов Xe3+ приводит к быстрой конверсии ионов Xe2+ в ионы Xe3+ и к их последующей диссоциативной рекомбинации. Это приводит к падению степени ионизации плазмы в активной фазе разряда и быстрому распаду плазмы после прохождения импульса тока.

В рамках гидродинамической модели проведен расчет установившейся динамики характеристик БР в ксеноне с использованием двух кинетических схем: разработанной в настоящей работе и представленной в [35*] (23 реакции для 10 компонент плазмы).

s U, кВ g U, кВ U, кВ J, мА/см, эВ 10 Us Um б) а) Us 10 Ug J Ug Um 5 J 0 0 0 -5 --5 --10 --10 -0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 6.0 6.5 7.0 7.5 8.t / T t / T Рис. 19. Временные зависимости напряжения Us на электродах, падений потенциала Ug на разрядном промежутке, Um на диэлектрических барьерах и плотность полного тока J в БР при использовании кинетической схемы из [35*] (a) и разработанной в данной работе (б);

U0= 8 кВ, f= 50 кГц, Р=400 Тор, dg=4 мм, db1=db2=2 мм, =4.

Показано, что использование схемы разработанной в данной работе, в ряде случаев приводит к появлению второго (обычно более слабого) импульса тока на полупериод изменения напряжения (рис. 19). Появление второго импульса тока отражает реально существующие процессы, второй слабый импульса тока фиксируется на осциллограммах ксеноновых эксиламп.

Рис. 20. Пространственные распределения потенциала плазмы (a), напряженности электрического поля (б), средней энергии электронов (в) и концентрации электронов (г), предшествующие появлению первого (более сильного) импульса тока, во время импульса (17,5 мкс) и после прохождения импульса; U0= 8 кВ, f= 25 кГц, Р=400 Тор, dg=4 мм, db1=db2=мм, =4.

U, кВ U, кВ J, мА/см J, мА/см Проанализирован процесс развития волн ионизации и прохождения коротких импульсов тока в БР в ксеноне (рис. 20, 21). Обнаружено явление стратификации энергии электронов при прохождении импульсов тока.

Большую часть периода основными ионами являются ионы Xe2+, концентрация ионов Xe3+ существенно ниже и мало меняется в течение периода.

Концентрация ионов Xe+ велика в прилегающих к диэлектрическим барьерам областях во время прохождения импульса тока. Это следствие того, что при прохождении волны ионизации на её фронте идет интенсивная ионизация атомов ксенона. Максимальные концентрации электронов и ионов достигаются вблизи диэлектрических барьеров, когда волна ионизации достигает барьеров.

Концентрации возбужденных атомов и эксимерных молекул при прохождении волны ионизации резко увеличиваются. Среди возбужденных нейтральных частиц преобладают атомы ксенона, среди эксимерных молекул – молекулы ксенона в метастабильном состоянии Xe2*(3u+)1u. В связи с пленением резонансного излучения атомов в разряде, в излучении разряда преобладает излучение молекул Xe2* на длине волны 172 нм. Доля резонансного излучения атомов ксенона на длине волны 147 нм не превышает 1% от полного излучения БР.

Рис. 21. Распределения в газовом промежутке в отдельные моменты времени концентраций электронов и положительных ионов Xe+, Xe2+ и Xe3+; a – 10 мкс, б – 17,5 мкс, в – 20 мкс, г – 23,6 мкс. U0= 8 кВ, f= 25 кГц, Р=400 Тор, dg=4 мм, db1=db2=2 мм, =4.

С целью оптимизации параметров эксиламп численно исследовано влияние внешних параметров (частоты и амплитуды синусоидального напряжения, емкости диэлектриков, длины газоразрядного промежутка) на характеристики БР в ксеноне. Расчеты проведены в рамках гидродинамической модели для давлений газа 300 и 400 Тор, температуры газа 300 К, при амплитуде синусоидального напряжения 4 – 10 кВ и частоте 15 – 100 кГц.

Длина разрядного промежутка варьировалась в диапазоне 2 – 6 мм; толщина диэлектрических барьеров – 1 – 2 мм (=4).

Показано, что развитие пробоя и время протекания импульса тока мало зависят от частоты питающего напряжения и в основном определяются скоростями элементарных процессов, протекающих плазме. Отношение времен активной и пассивной фаз разряда с ростом частоты увеличивается. С ростом частоты увеличиваются также вкладываемая в разряд мощность, средняя энергия и концентрация электронов, концентрации эксимерных молекул и мощность ВУФ излучения; максимальная излучательная эффективность получена при частоте напряжения 25 кГц.

С увеличением амплитуды напряжения пробой происходит в более ранние моменты времени, длительность активной фазы разряда, характеризуемой наличием тока проводимости, растет. При амплитудах U0=4,и 6 кВ наблюдается однопиковый режим БР (один импульс тока на полупериод), при U0=8 кВ наблюдается двухпиковый режим БР. При U0=10 кВ реализуется режим с пятью импульсами тока на период, а зависимость J(t) повторяется каждые 2 периода. О подобном умножении периода сообщалось в работе [50*], где в рамках одномерной гидродинамической модели изучались характеристики БР в гелии при атмосферном давлении. Увеличение амплитуды напряжения приводит к росту концентрации эксимерных молекул и мощности ВУФ излучения; максимальная излучательная эффективность получена при амплитуде напряжения 6 кВ (рис. 22).

б) 17.a) 15.Pin Prad 12.10.7.5.2.0.4 5 6 7 8 9 4 5 6 7 8 9 U0, кВ U0, кВ Рис. 22. (а) Мощность, вкладываемая в разряд, -Pin и мощность излучения -Prad; (б) суммарная излучательная эффективность разряда в зависимости от амплитуды напряжения.

Увеличение емкости диэлектрических слоев приводит к увеличению напряжения на газовом промежутке, росту концентрации электронов, эксимерных молекул и мощности излучения разряда, излучательная, % P, Вт/см эффективность разряда падает. Увеличение длины разрядного промежутка при давлении 400 Тор и частоте 50 кГц приводит к росту напряжения пробоя, падению плотности тока в импульсе, падению средней за период концентрации электронов, уменьшению мощности излучения разряда, однако при 300 Тор и 15 кГц – к росту мощности излучения.

Показано, что максимальная эффективность преобразования электрической энергии в излучение для БР в ксеноне обычно наблюдается при условиях, когда концентрации излучающих компонент и, следовательно, интенсивность излучения минимальны. Сформулированы общие рекомендации по оптимизации параметров эксиламп.

Смоделированы характеристики прямоугольной ксеноновой лампы трехступенчатого профиля, давление ксенона в лампе 300 тор, толщина диэлектрических барьеров 1 мм, материал – кварцевое стекло (диэлектрическая проницаемость 4). Площадь внешних электродов 6 см2 в каждой ступени.

Газоразрядные зазоры: 1, 2 и 4 мм. Напряжение, подаваемое на электроды, синусоидальное с частотой 15 кГц и амплитудой 5 кВ. На рассчитанных зависимостях тока от времени, как и на осциллограммах лампы, наблюдается два импульса тока на полупериод напряжения, временный интервал между которыми составляет примерно 0.160.18 периода. Рассчитанные плотности тока имеют тот же порядок, что и экспериментально регистрируемые. При увеличении газоразрядного зазора плотность тока в импульсе увеличивается, это наблюдается и экспериментально на осциллограммах лампы и на рассчитанных зависимостях J(t). Распределение интенсивности излучения по ширине газоразрядного промежутка лампы и рассчитанные распределения концентраций излучающих компонент разряда имеют похожий характер.

В седьмой главе представлены результаты моделирования физикохимических процессов и оптических и электрических характеристик БР в смесях Xe-Ne с параметрами, характерными для ячеек плазменных дисплейных панелей, изучена возможность масштабирования ячеек ПДП, получены законы преобразования для эффективности излучения при масштабировании ячеек.

Описаны результаты численного исследования кинетики электронов в смесях Xe-Ne. Параметры электронов рассчитывались с помощью программы Bolsig+ [51*]. Показано, что распределение энергии электронов на возбуждение и ионизацию ксенона, и возбуждение и ионизацию неона зависит от приведенного электрического поля (или от средней энергии электронов). С увеличением электрического поля доля энергии электронов, затрачиваемой на возбуждение ксенона, уменьшается и больше энергии вкладывается в ионизацию ксенона, возбуждение и ионизацию неона.

Более высокое содержание ксенона в смеси будет более эффективно как вследствие увеличения парциального давления ксенона, так и вследствие снижения средней энергии электронов. Однако увеличение скорости возбуждения атомов ксенона в метастабильное и резонансное состояния наблюдается лишь до концентраций ксенона в смеси ~15-20%. Эффективность ионизации увеличивается при увеличении концентрации ксенона до ~7%. При этом нужно учитывать, что снижение эффективности ионизации приводит к нежелательному росту минимального напряжения необходимого для поддержания разряда. Поэтому увеличение излучательной эффективности разряда следует ожидать в диапазоне концентраций ксенона до 10%.

В рамках ГД модели проведен расчет характеристик БР в смеси 0.05Xe/0.95Ne (рис. 23, 24). Использовались 2 варианта кинетической схемы элементарных физико-химических процессов в смеси 0.05Xe-0.95Ne. Первый вариант включает 17 компонент: атомы Xe и Ne в основном состоянии, атомы ксенона в метастабильном Xem*(3P2), резонансном Xer*(3P1) и выше лежащих возбужденных Xe** состояниях; атомы неона в возбужденных состояниях Ne*, Ne**, молекулы Xe2*(3u+), Xe2*(1u+), Xe2**, Ne2*; атомарные Xe+, Ne+, молекулярные Xe2+, Ne2+ и комплексные NeXe+ ионы и электроны. Во втором варианте из кинетической схемы были исключены атомы Ne** и молекулы Ne2*, поскольку, как показали расчеты, их концентрации в БР в смеси 0.05Xe-0.95Ne малы. Как и ожидалось, реакции с их участием не оказывают заметного влияния на оптические и электрические характеристики разряда.

Проанализировано развитие газоразрядного процесса. Показано, что несмотря на преобладание атомов неона в смеси 0.95 Ne/0.05 Xe, концентрация ионов Ne+ намного меньше концентрации ионов Xe+. Вклад атомарных ионов неона (также как и молекулярных Ne2+) в формирование электрических и оптических характеристик БР в смеси 0.95 Ne/0.05 Xe мал. Хотя в фазе импульса тока преобладающим ионом является ион Xe+ и его концентрация близка к концентрации электронов, в среднем за период в центральной части разряда преобладающим ионом является Xe2+.

Среди возбужденных атомов и Us молекул в БР в смеси 0.05Xe-0.95Ne Um 4преобладают атомы ксенона в 3 Ug 3J возбужденных состояниях.

2Концентрации эксимерных молекул 1 0 ксенона существенно ниже -1 концентраций возбужденных атомов, -1-2 поэтому в излучении разряда -2-3 преобладает излучение из -3-4 резонансного состояния атомарного -40.0 0.5 1.0 1.5 2.ксенона Xe*r (61%). Суммарная t/T эффективность излучения БР в смеси 0.95Ne/0.05Xe составляет ~8%.

Рис. 23. Подаваемое на электроды Излучение эксимеров Xe2*(1u+), Xe2* напряжение Us, падение потенциала на разрядном промежутке Ug, падение (3u+) в сумме составляет ~ 38% от потенциала на диэлектрических барьерах Um общего излучения. На излучение и плотность тока барьерного разряда J. U0= атомов и эксимеров неона приходится 400 В, f=100 кГц, Р=350 Тор, dg=400 мкм, менее 1% от суммарного излучения.

db1=db2=200 мкм, =5.

Концентрации атомов неона в U, В J, мА/см состоянии Ne** и эксимерных молекул неона Ne2* много меньше концентраций возбужденных атомов и молекул ксенона.

Рис. 24. Пространственно-временное распределение электрического поля и средней энергии электронов в БР в смеси 0.95 Ne/0.05 Xe. U0= 400 В, f=100 кГц, Р=350 Тор, dg=400 мкм, db1=db2=200 мкм, =5.

Плазмохимические реакции в смеси Ne-Xe классифицированы на разрешенные, запрещенные и нейтральные процессы. Численно в рамках гидродинамической модели проведен анализ подобия БР разрядов с масштабным коэффициентом (соотношением линейных размеров разрядов) а=10 и с одинаковыми значениями комбинаций pd и pT (произведение давления на длину газового промежутка d и произведение давления на период изменения напряжения Т) в смеси 0.95 Ne/0.05 Xe и проверка инвариантности комбинаций характеризующих БР величин. Внешние параметры разрядов БР1 и БРследующие: толщина диэлектрических слоев – 0.2 и 2 мм (=5); длина разрядного промежутка – 0.4 и 4 мм; давление – 350 и 35 Тор; напряжение питания – гармонический сигнал с частотой 100 и 10 кГц и одинаковой амплитудой 400 В. Показано, что БР разряды с масштабным коэффициентом и одинаковыми значениями комбинаций pd и pT в смеси инертных газов 0.Ne/0.05 Xe имеют близкие электрические свойства при одинаковых значениях pt как при прохождении импульса тока, так и в послесвечении.

Отклонения от инвариантности комбинаций J/p2, E/p и /p малы, в фазе послесвечения заметны различия в зависимостях падения напряжения на разрядном промежутке от pt (рис. 25); здесь J - плотность тока, E напряженность электрического поля, - плотность заряда на поверхности диэлектриков, t - время. Для электронов и основных ионов Xe+ инвариантность комбинаций Ne,i/p2 приближенно выполняется (отклонения не превышают 40%), для остальных ионов – нарушается, что обусловлено кинетикой их образования и гибели. В кинетике молекулярных и комплексных ионов при давлениях несколько сотен Тор важную роль играют трехчастичные столкновения, вклад которых уменьшается при давлении в несколько десятков Тор. Поэтому для молекулярных и комплексных ионов подобие концентраций нарушается.

Показано, что в подобных разрядах концентрации эксимерных молекул при их образовании в тройных столкновениях атомов неона и ксенона с возбужденными атомами и радиационной гибели преобразуются согласно * соотношению (N* ) = (Nexc), при образовании эксимеров в тройных exc a5 столкновениях атомов неона и ксенона с метастабильными атомами – в * соответствии с соотношением (N* ) = (Nexc).

exc a4 60 б) а) БР БР1 БР БР-------0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.00.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.0pt, Торc pt, Торc Рис. 25. Падения потенциала Ug на разрядном промежутке (а) и приведенные плотности полного тока J/p2 (б) в БР1 и БР2 как функции pt. U0= 400 В; f1=100 кГц, Р1=350 Тор, dg1=0.4 мм, (db1)1=(db2)1=0.2 мм; f2=10 кГц, Р2=35 Тор, dg2=4 мм, (db1)2=(db2)2=2 мм; =5.

Эффективность преобразования электрической энергии в излучение hk для возбужденных частиц сорта k рассчитывалась как отношение мощности их T d k k hn nk (z',t')(1/t )dz'dt' 0 излучения к вкладываемой в разряд мощности: hk =. (6) T d jc (z',t')E(z',t')dz'dt' 0 Здесь jc (z',t') – плотность тока проводимости; nk (z',t'), nk, tk – концентрация, частота излучения и время жизни возбужденных частиц сорта k; E(z',t') – напряженность электрического поля; t – время; T – период; z – пространственная координата вдоль газового промежутка; h – постоянная Планка.

При условии, что для плотности тока проводимости и напряженности электрического поля выполняются соотношения jc2 = jc1 / a2 и E2 = E1 / a, из (6) теоретически получены законы преобразования для эффективности излучения компонент плазмы (табл.) при масштабировании БР. Показано, что теоретически полученные законы подобия выполняются для резонансных состояний атомов и молекул ксенона, которые являются основными источниками вакуумного ультрафиолетового излучения барьерного разряда в смеси 0.95Ne/0.05Xe.

g U, В -J/p, мА /( см Тор ) Суммарная эффективность излучения подобных БР составляет 8.45% и 7.66%. В обоих разрядах основную долю составляет излучение атомов Xe*r и эксимеров Xe2(1u+), Xe2(3u+). Для отношения суммарных эффективностей излучения получено значение h2 / h1=0.91, что приблизительно соответствует закону преобразования h2 » h1.

Таблица Эффективность излучения (hk ) на различных длинах волн, отношение hk2 /hk1 и суммарная эффективность излучения h = для БР1 и БРhk k Излучающий Теория l, нм hk, % hk 2 /hk компонент БР1 БРXe*r 147 5,19 6,65 1,hk 2 = hkNe* Видимый свет 0,001 0,072 hk 2 = a hkNe** УФ 0,001 0,002 hk 2 = a hkXe2** 152 0,03 0,003 0,1 hk 2 = hk1 / a Xe2(1u+) 172 1,10 0,013 0,012 hk 2 =hk1 / aXe2(3u+) 172 2,13 0,92 0,43 hk 2 = bhk1 / a2 + ghk1 / a Ne2* 83 0,002 0,001 0,hk 2 = hk1 / a8,45 7,66 0,h h2 » hВ Заключении сформулированы основные результаты работы.

В Приложениях кратко описывается метод решения системы уравнений одномерной гидродинамической модели (Приложение 2), приводятся кинетические схемы плазмохимических реакций в CF3Br (Приложение 1), в ксеноне (Приложение 3) и в смеси Ne-Xe (Приложение 4) и константы скоростей соответствующих реакций.

III. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Проведено комплексное исследование параметров плазмы ВЧЕ разряда в CF3Br при давлениях 1-10 Па (частота 5.28 МГц). Изучено пространственное распределение температуры газа. Методом оптической актинометрии с высоким пространственным разрешением измерены абсолютные концентрации атомов Br и F. Показано, что концентрация атомов брома в десятки раз превышает концентрацию атомов фтора. При наличии на ВЧ электроде пластины кремния концентрация атомарного брома у ВЧ электрода повышается. Разработана кинетическая модель газофазных реакций в CF3Br плазме, рассчитаны кинетические кривые концентраций компонент CF3Br плазмы. Дано объяснение наблюдаемому эффекту анизотропного травления кремния в ВЧЕ разряде в трифторбромметане, связанное с близкими концентрациями основных ионов CF3+ и атомарного фтора в разряде и отсутствием летучих соединений брома с кремнием.

2. Проведено комплексное исследование характеристик ВЧЕ разряда в магнитном поле в аргоне и метане (частота 13.56 МГц). Исследовано влияние магнитного поля, мощности разряда и давления газа на характеристики разряда. Показано, что в ВЧЕ разряде в магнитном поле как в аргоне, так и в метане в диапазоне магнитных полей 25 Гс и давлений 10 Па значительное уменьшение подвижности электронов в поперечном магнитному полю направлении приводит к уменьшению ВЧ тока и напряжения, постоянного напряжения самосмещения, сдвига фаз между током и напряжением и толщины приэлектродного слоя. Концентрация электронов и интенсивность излучения разряда увеличиваются с ростом магнитного поля.

3. Методом оптической актинометрии измерены абсолютные концентрации атомов и молекул водорода в ВЧЕ разряде в магнитном поле в метане и смесях метана с аргоном. Показано, что концентрация атомов водорода в ВЧЕ разряде в смесях аргона с метаном (110% Ar +CH4) на порядок выше, чем в ВЧЕ разряде в метане при одинаковых параметрах разрядов. Установлено, что высокая концентрация атомов водорода в ВЧЕ разряде в смесях аргона с метаном связана с их образованием в процессе диссоциации молекул метана * при столкновениях с метастабильными атомами аргона: Arm + CH4 ® CH3 + H + Ar.

Показано, что степень диссоциации молекул водорода в ВЧЕ разряде в магнитном поле в метане равна ~0.03-0.05.

4. Спектральными методами изучены распределения атомов и молекул водорода и радикалов СН по энергетическим уровням в плазме ВЧЕ разряда в магнитном поле в метане и проанализированы механизмы формирования этих распределений. Установлено, что плазма неравновесна, температура газа и вращательная температура молекул водорода изменяется в диапазоне 350– 600К, вращательная температура радикалов СН – 1200-2000К, колебательная температура молекул водорода и радикалов СН – 2000–6000К, температура электронов – 3–10 эВ. Показано, что в плазме ВЧЕ разряда в метане формируются неравновесные распределения атомов водорода по энергетическим уровням и молекул водорода по уровням колебательной энергии. К формированию неравновесного распределения атомов водорода по энергетическим уровням приводит диссоциативная рекомбинация + * молекулярных ионов водорода H2 + e ® H + H.

5. Разработана одномерная гидродинамическая модель барьерного разряда в ксеноне, позволившая смоделировать появление наблюдаемого на осциллограммах ксеноновых эксиламп наряду с основным импульсом тока второго (обычно более слабого) импульса. Смоделированы характеристики барьерного разряда в ксеноне в приближениях локального электрического поля и локальной энергии электронов. Показано, что оба приближения дают качественно близкое развитие физических процессов в барьерном разряде, однако количественные характеристики барьерного разряда, рассчитанные в этих приближениях, заметно различаются.

6. Проанализирован процесс развития волн ионизации и прохождения коротких импульсов тока в барьерном разряде в Хе. Изучено влияние физикохимических процессов в неравновесной плазме ксенона на формирование импульсов тока в барьерном разряде. Показано, что быстрая конверсия ионов Xe2+ в ионы Xe3+ и их последующая диссоциативная рекомбинация приводят к быстрому распаду плазмы после прохождения импульса тока.

7. Численно изучено влияние концентрации Хе и электрического поля на кинетику электронов в смесях Ne-Xe. Показано, что оптимальное для генерации вакуумного ультрафиолетового излучения эксимерных молекул содержание Хе в смесях Ne-Xe составляет несколько процентов.

8. Численно в рамках разработанной одномерной гидродинамической модели проведен анализ подобия барьерных разрядов в смеси инертных газов 0.Ne/0.05 Xe. Получены законы преобразования при масштабировании барьерного разряда для концентраций эксимерных молекул и эффективности преобразования электрической энергии в излучение. Показано, что теоретически полученные законы подобия выполняются для резонансных состояний атомов и молекул ксенона, которые являются основными источниками вакуумного ультрафиолетового излучения барьерного разряда в смеси 0.95Ne/0.05Xe.

Работы по теме данной диссертации были поддержаны Международным научно-технического центром (проект МНТЦ 3098), Международной ассоциацией за развитие сотрудничества с учеными из новых независимых государств бывшего Советского Союза (проект INTAS-942922), Министерством образования и науки КР.

Список цитируемой литературы:

1*. Данилин Б.С., Киреев В.Ю. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов. М.: Энергоатомиздат, 1987.

2*. Плазменная технология в производстве СБИС. Под ред. Айспрука Н., Браун Д. М.: Мир, 1987.

3*. Райзер Ю.П., Шнейдер М.Н., Яценко Н.А. Высокочастотный емкостной разряд: Физика. Техника эксперимента. Приложения. М.: Изд-во Моск.

Физ.-техн. Ин-та; Наука. Физматлит, 1995.

4*. Савинов В.П. Граничные эффекты емкостного высокочастотного разряда.

Дисс. докт. физ.-мат. наук, Москва. 2001.

5*. Кралькина Е.А. Индуктивный высокочастотный разряд низкого давления и возможности оптимизации источников плазмы на его основе. //УФН. 2008, т. 178, № 5, с. 519-540.

6*. Александров А.Ф., Вавилин К.В., Кралькина Е.А., Павлов В.Б., Рухадзе А.А.

Особенности индуктивного ВЧ-разряда низкого давления. I. Эксперимент. // Физика плазмы. 2007. Т. 33. № 9. С. 802-815.

7*. Александров А.Ф., Вавилин К.В., Кралькина Е.А., Павлов В.Б., Рухадзе А.А.

Особенности индуктивного ВЧ-разряда низкого давления. II.

Математическое моделирование.// Физика плазмы. 2007. Т. 33. № 9. С. 816827.

8*. Godyak V.A. Electrical and plasma parameters of ICP with high coupling efficiency.//Plasma Sources Sci. Technol. 2011. V. 20. 025004.

9*. Шибкова Л.В., Шибков В.М. Разряд в смесях инертных газов. М.:

Физматлит. 2005.

10*. Lin I. Steady-state rf magnetron discharges.// J.Appl. Phys. 1985. V.58.

P.2981-2987.

11*. Yeom G.Y., Thornton J.A. and Kushner M.J. Cylindrical magnetron discharges.

I. Current-voltage characteristics for dc- and rf-driven discharge sources.// J.

Appl. Phys. 1989. V. 65. P. 3816-3824.

12*. Yeom G.Y., Thornton J.A. and Kushner M.J. Cylindrical magnetron discharges.

II. The formation of dc bias in rf-driven discharge sources.// J. Appl. Phys. 1989.

V. 65. P.3825-3832.

13*. Александров А.Ф., Савинов В.П., Сингаевский И.Ф. Аномальный нагрев электронов приэлектродной плазмы асимметричного емкостного ВЧ разряда низкого давления в присутствии поперечного магнитного поля.

Тез. докл. Международной научно-техн. конф. ”Проблемы и прикладные вопросы физики”. Саранск. 1997, с. 36-37.

14*. Flamm D.L., Cowan P.L. and Golovchenko J.A. Etching and film formation in CBrF3 plasmas: Some qualitative observations and their general implications.// J.

Vac. Sci. Technol. 1980. V. 17. No. 6. P. 1341-1347.

15*. Абачев М.К., Антонов С.Л., Барышев Ю.П. и др. Исследование анизотропного травления монокристаллического кремния в низкотемпературной плазме CBrF3.// Труды ИОФАН. Технологические проблемы микроэлектроники. Т.14. М.: Наука. 1988. С.100-110.

16*. Staryga E., Bak G.W. Relation between physical structure and electrical properties of diamond-like carbon thin films.//Diamond & Related Materials.

2005. V.14. P.23–34.

17*. Kline L.E., Partlow W.D., Bies W.E. Electron and chemical kinetics in methane rf glow-discharge deposition plasmas // J. Appl. Phys. 1989. V. 65. P. 70-78.

18*. Манкелевич Ю.А., Рахимов А.Т., Суетин Н.В. Моделирование процессов осаждения алмазных пленок в реакторе с активацией смеси разрядом постоянного тока // Физика плазмы. 1995. Т. 21. № 10. С. 921-927.

19*. Bardos L., Barankova H., Lebedev Yu.A., Nyberga T. and Berga S. Diamond Deposition in a Microwave Electrode Discharge at Reduced Pressures // Diamond and Related Materials. 1997. V. 6. № 3. P. 224.

20*. Иванов Ю.А., Лебедев Ю.А., Полак Л.С. Методы контактной диагностики в неравновесной плазмохимии. М.: Наука. 1981.

21*. Руденко К. В., Суханов Я.Н., Орликовский А. А. Диагностика in situ и управление плазменными процессами в микроэлектронной технологии.// Раздел V, Гл. 1, в кн. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. / Под ред.

Ю.А. Лебедева, Н.А. Платэ, В.Е. Фортова. М., Изд. «Янус-К», 2006, т.XII-5, с. 381-436.

22*. Kogelschatz U. Dielectric-barrier discharges: their history, discharge physics, and industrial applications. // Plasma Chem. Plasma Proc. 2003. V. 23. No.1. P.1.

23*. Самойлович В.Г., Гибалов В.И., Козлов К.В. Физическая химия барьерного разряда. М.: Изд-во МГУ, 1989.

24*. Соснин Э.А. Действие излучения газоразрядных эксиламп на жидкую и газовую фазы органических веществ. Автореф. дисс. докт. физ.-мат. наук, Томск. 2009.

25*. Erofeev M.V. and Tarasenko V.F. XeCl-, KrCl-, XeBr- and KrBr-excilamps of the barrier discharge with the nanosecond pulse duration of radiation.// J. Phys.

D: Appl. Phys. 2006. V. 39. P. 3609–3614.

26*. Зверева Г.Н. Исследование и оптимизация источников вакуумного ультрафиолетового излучения на основе плазмы инертных газов. Автореф.

дисс. докт. физ.-мат. наук, С.-Пб. 2010.

27*. Г.А. Волкова, Н.Н. Кириллова, Е.Н.Павловская и др. ВУФ лампы на барьерном разряде в инертных газах // ЖПС. – 1984. Т. 41. Вып. 4. – С. 691– 695.

28*. Eliasson B., Kogelschatz U. Modeling and Applications of Silent Dis-charge Plasmas // IEEE Trans. on Plasma Science. – 1991. V. 19. No. 2. – P. 309–323.

29*. A.M. Boichenko, V.S. Skakun, V.F. Tarasenko et al. Cylindrical excilamp pumped by a barrier discharge // Laser Physics. – 1994. V.4. № 3. – P. 635–637.

30*. Ломаев М.И. Газоразрядные источники спонтанного и вынужденного излучения с рабочими средами на основе инертных газов и галогенов.

Автореф. дисс. докт. физ.-мат. наук, Томск. 2009.

31*. Boeuf J.P. Plasma display panels: physics, recent developments and key issues. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. V.36. R53-R79;

32*. Воронов А.А., Дедов В.П. Принципы построения и проблемы совершенствования плазменных дисплеев. // Оптический журнал. 1999. Т.

66. № 6. С. 64-73.

33*. Ganter R., Ouyang J., Callegari T. and Boeuf J.P. Physical phenomena in a coplanar macroscopic plasma display cell. I. Infrared and visible emission. // J.

Appl. Phys. 2002. V. 91. P. 992-999.

34*. Ganter R., Ouyang J., Callegari T. and Boeuf J.P. Physical phenomena in a coplanar macroscopic plasma display cell.II. Comparisons between experiments and models. // J. Appl. Phys. 2002. V. 91. P. 1000-1007.

35*. Оda A., Sakai Y., Akashi H. and Sugawara H. One-dimensional modeling of low-frequency and high-pressure Xe barrier discharges for the design of excimer lamps.// J. Phys. D: Appl. Phys. 1999. V. 32. P. 2726.

36*. Carmen R.J. and Mildren R.P. Computer modeling of a short-pulse excited dielectric barrier discharge xenon excimer lamp (~172 nm).// J. Phys. D: Appl.

Phys. 2003. V. 36. P. 19-33.

37*. Bogdanov E.A., Kudryavtsev A.A., Arslanbekov R.R. and Kolobov V.I.

Simulation of pulsed dielectric barrier discharge xenon excimer lamp.// J. Phys.

D: Appl. Phys. 2004. V. 37. P. 2987-2995.

38*. Beleznai Sz., Mihajlik G., Agod A. et al. High-efficiency dielectric barrier Xe discharge lamp: theoretical and experimental investigations.// J. Phys. D: Appl.

Phys. 2006. V. 39. P. 3777-3787.

39*. Boeuf J.P., Punset C., Hirech A. and Doyeux H. Physics and Modeling of Plasma Display Panels. //J. Phys. IV. France. 1997, V.7, P. C4(3-14).

40*. Ikeda Y., Verboncoeur J.P., Christenson P.J. and Birdsall C.K. Global modeling of a dielectric barrier discharge in Ne-Xe mixtures for an alternating current plasma display panel.// J. of Appl. Phys. 1999. V. 86, No.5, P.2431-2441.

41*. Иванов В.В., Манкелевич Ю.А., Прошина О.В., Рахимов А.Т., Рахимова Т.В. Моделирование разряда в ячейке плазменной дисплейной панели в частотном режиме. // Физика плазмы. 1999. Т. 25. № 7. С. 646.

42*. Kim H. C., Hur M. S., Yang S. S., Shin S. W., and Lee J. K. Three-dimensional fluid simulation of a plasma display panel cell. // J. of Appl. Phys. 2002. V. 91.

No. 12. P. 9513-9520.

43*. Никандров Д.С., Цендин Л.Д. Низкочастотный барьерный разряд в таунсендовском режиме. //ЖТФ. 2005. Т.75. В.10. С.29-38.

44*. Ломаев М.И. Определение энерговвода в эксилампах с возбуждением барьерным разрядом. // Оптика атмосферы и океана. 2001. Т.14. № 11. С.

1091-1095.

45*. Drallos P.J., Nagorny V.P. and Williamson W. Boltzmann Simulations of ACPDP Gas Discharges. Physica Scripta. // Physica Scripta. 1994. V. T53. P. 75-78.

46*. Hagelaar G.J.M. and Kroesen G.M.W. A Monte Carlo modelling study of the electrons in the microdischarges in plasma addressed liquid crystal displays.// Plasma Sources Sci. Technol. 2000. V. 9. P.605–614.

47*. Boeuf J.P., Pitchford L.C. Two-dimensional model of a capacitively coupled rf discharge and comparisons with experiments in the Gaseous Electronics Conference reference reactor.// Phys. Rev. E. 1995. V.51. P. 13(http://www.kinema.com).

48*. d`Agostino R., Cramarossa F., de Benedictis S. and Ferraro F. On the use of actinometric emission spectroscopy in CF6-O2 radiofrequency discharges:

theoretical and experimental analysis. //Plasma Chem. Plasma Proc. 1985. V. 5.

No. 5. P. 239-253.

49*. Lelevkin V.M., Otorbaev D.K. and Schram D.C. Physics of non-equilibrium Plasmas. 1992. Amsterdam: Elsevier.

50*. Wang Y.H., Zhang Y.T., Wang D.Z. and Kong M.G. Period multiplication and chaotic phenomena in atmospheric dielectric-barrier glow discharges.// Appl.

Phys. Letters. 2007. V. 90. 071501.

51*. Hagelaar G.J.M. and Pitchford L.C. Solving the Boltzmann equation to obtain electron transport coefficients and rate coefficients for fluid models // Plasma Sources Sci. Technol. 2005. V.14. P.722.

Список основных работ автора, опубликованных по теме диссертации 1. Автаева С. Барьерный разряд. Исследование и применение. LAP Lambert Academic Publishing GmbH & Co. KG, Saarbrcken, Germany, 2011. 193 c.

2. Avtaeva S.V. and Otorbaev D.K. The magnetically enhanced capacitive RF discharges: Diagnostics and application (Capter 6). In book: Gas Discharges – Fundamentals & Applications, 2007. Edited by Jayr de Amorim Filho.

Transworld Research Network. Kerala, India, P. 149–173.

3. Автаева С.В., Барышев Ю.П., Валиев К.А., Исаев К.Ш., Никифоров И.Е., Оторбаев Д.К., Орликовский А.А., Соколов А.Б. Исследование низкотемпературной плазмы CF3Br и процессы глубинного анизотропного травления кремния в диодном реакторе. Проблемы субмикронной технологии. Под ред. К.А. Валиева. Труды ФТИ РАН. Москва: Наука. 1993.

С. 3-16.

4. Автаева С.В., Барышев Ю.П., Ишикаев Р.М., Оторбаев Д.К., Орликовский А.А. Характеристики неравновесной плазмы высокочастотного разряда низкого давления в CF3Br применяемого для травления полупроводников.

Микроэлектроника. 1993. Т. 22. № 4. С.206-214.

5. Avtaeva S.V., Otorbaev D.K. Diagnostics of plasma parameters in RF discharge in CF3Br during etching of semiconductors. Journal of Physics D: Applied Physics. 1993. V. 26. No.12. P. 2148-2153.

6. Avtaeva S.V., Mamytbekov M.Z., Otorbaev D.K. Diagnostics of magnetically enhanced RF discharges in methane, argon and methane-argon mixtures. Journal of Physics D: Applied Physics. 1997. V.30. No.21. P.3000-3007.

7. Автаева С.В., Мамытбеков М.З., Оторбаев Д.К. Магнетронный высокочастотный разряд в метане, аргоне и смеси метана с аргоном.

Теплофизика высоких температур. 1998. Т.36. № 2. С.194-200.

8. Автаева С.В., Лапочкина Т.М., Оторбаев Д.К. Расчет характеристик ВЧ разряда. Вестник КРСУ. 2003. Том 3. № 5. С.3-11.

9. Автаева С.В. К вопросу о механизме образования атомарного водорода в высокочастотном разряде магнетронного типа в смеси Ar-CH4. Вестник КРСУ. 2004. Том 4. № 6. С. 33–41.

10. Автаева С.В., Лапочкина Т.М., Оторбаев Д.К. Исследование влияния межэлектродного расстояния на пространственную структуру и характеристики ВЧЕ разряда диодной конфигурации в аргоне. Вестник КРСУ. 2004. Том 4. № 6. С. 28–32.

11. Автаева С.В., Лапочкина Т.М., Оторбаев Д.К. Моделирование характеристик ВЧЕ разряда в аргоне: влияние межэлектродного расстояния.

Известия вузов (Бишкек). 2004. № 8. с.11–14.

12. Автаева С.В., Лапочкина Т.М., Оторбаев Д.К. Спектроскопические измерения характеристик ВЧЕ-разряда в метане. Вестник КРСУ. 2005. Том 5. № 1. С.23–28.

13. Автаева С.В., Лапочкина Т.М., Скорняков А.В. Осаждение аморфных углеродсодержащих пленок в ВЧЕ разряде в метане. Горение и плазмохимия. 2005. Т.3. № 2. С. 132–140.

14. Автаева С.В., Кулумбаев Э.Б., Кайрыев Н.Ж., Лелевкин В.М., Скорняков А.В. Функция распределения электронов по энергиям в газоразрядной плазме в ксеноне. Вестник КРСУ. 2006. Т. 6. № 5. С.82–91.

15. Автаева С.В., Лапочкина Т.М. Характеристики молекулярного водорода и СН-радикала в плазме метана в высокочастотном емкостном разряде магнетронного типа. Физика плазмы. 2007. № 9. Т. 33. С. 846–858.

16. Волкова Г.А., Зверева Г.Н., Автаева С.В., Кулумбаев Э.Б., Кайрыев Н.Ж., Скорняков А.В. Исследование и моделирование барьерных разрядов с целью оптимизации эксимерных ламп. Научно-технический вестник СанктПетербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. 2007. № 43, сс.161 -169.

17. Avtaeva S.V., Kulumbaev E.B. Modeling of effect of voltage frequency and amplitude on Xe DBD characteristics. Известия вузов. Физика. 2007. №9.

Приложение. С. 122–126.

18. Автаева С.В. Исследование влияния частоты синусоидального напряжения на характеристики барьерного разряда в ксеноне. Вестник КРСУ. 2007. Т.

7. № 8. С. 75–83.

19. Автаева С.В., Кулумбаев Э.Б., Скорняков А.В. Численное исследование влияния давления газа на характеристики плазмы ксенона в барьерном разряде. Вестник КРСУ. 2007. Т. 7. № 8. С. 89–97.

20. Автаева С.В., Кулумбаев Э.Б. Влияние схемы плазмохимических процессов на характеристики барьерного разряда в ксеноне. Физика плазмы. 2008. Т.34. № 6. C. 497-516.

21. Автаева С.В., Календарев В.С., Скорняков А.В. Моделирование характеристик барьерного разряда в рамках электротехнической модели.

Вестник КРСУ. 2008. Т. 8. Т. 8. № 10. С.98–105.

22. Автаева С.В. Функция распределения электронов в ВЧЕ разряде в аргоне.

Известия Вузов (Бишкек). 2008. № 7–8. С.10–17.

23. Автаева С.В., Кулумбаев Э.Б. Численный анализ подобия барьерных разрядов в смеси 0.95 Ne/0.05 Xe. Физика плазмы. 2009. Т.35. № 4. С.

366–380.

24. Автаева С.В. Модель химических реакций в CBrF3 плазме ВЧЕ разряда.

Известия Вузов (Бишкек). 2009. № 1. С.3–10.

25. Автаева С.В., Скорняков А.В. Влияние нелокальной кинетики электронов на характеристики барьерного разряда в ксеноне. Физика плазмы. 2009.

Т.35. №.7. С. 647-656.

26. Автаева С.В. Влияние магнитного поля на электрические и оптические характеристики ВЧЕ разряда в аргоне. Наука и Новые Технологии. 2009. № 4. С. 34–40.

27. Автаева С.В. Моделирование характеристик барьерного разряда в смеси 0.05 Xe /0.95 Ne. Вестник КРСУ. 2009. T. 9. № 11. С. 24–30.

28. Автаева С.В. Параметры электронов в смесях Xe-Ne. Теплофизика высоких температур. 2010. T. 48. № 3. С. 340–347.

29. Автаева С.В., Скорняков А.В. Расчет характеристик ксеноновых эксиламп в рамках одномерной гидродинамической модели. Известия Вузов.

Физика. 2010. Т.53, № 3. С. 43–47.

30. Avtaeva S.V., Mamytbekov M.Z., Otorbaev D.K. On the electron magnetic confinement effect in the plasma used for carbon thin films deposition. XIII ISPC. Beijing, China. 1997. V. 2. P.582-531. Автаева С.В., Оторбаев Д.К. Функция распределения электронов в высокочастотном разряде в аргоне. Материалы 9 школы по плазмохимии для молодых ученых России и стран СНГ. ИГХТУ. Иваново. Россия. 1999.

С. 136-139.

32. Автаева С.В., Оторбаев Д.К. Характеристики высокочастотного разряда магнетронного типа в аргоне. ФНТП-2001. Петрозаводск. ПГУ. 2001. Т.1.

С.271-275.

33. Avtaeva S.V., Otorbaev D.K. Spectroscopy and langmuir probe diagnostics of magnetically enhanced capacitive RF discharge in argon. ISPC-15. Orleans, France. 2001. V.IV. P.1267-1272.

34. Автаева С.В. К вопросу о механизме образования атомарного водорода в высокочастотном разряде магнетронного типа в смеси Ar-CH4. ISTAPC2002. Иваново. ИГХТУ. 2002. С.88-91.

35. Avtaeva S.V., Otorbaev D.K. and Lapochkina T.M. Numerical simulation of RF discharge characteristics in argon and methane. PPPT-4. Minsk, Belarus, 2003.

V.1, P. 70-73.

36. Автаева С.В. Модель химических реакций в CBrF3 плазме ВЧЕ разряда. IV Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии (ISTAPC-2005). Иваново, Россия. 2005. Т.1. С.201-203.

37. Автаева С.В., Лапочкина Т.М., Оторбаев Д.К. Спектральная диагностика характеристик ВЧЕ разряда в метане. Часть 1. Распределение атомов водорода по энергетическим уровням. ISTAPC-2005. Иваново, Россия. 2005.

Т.2. С.467-471.

38. Автаева С.В., Лапочкина Т.М., Оторбаев Д.К. Спектральная диагностика характеристик ВЧЕ разряда в метане. Часть 2. Молекулярный водород.

ISTAPC-2005. Иваново, Россия. 2005. Т.2. С. 471-475.

39. Автаева С.В., Кайрыев Н.Ж., Кулумбаев Э.Б., Скорняков А.В. Кинетика электронов в газоразрядной плазме в ксеноне. Тезисы докладов XXXIII Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС. Звенигород. М.:

ЗАО НТЦ «ПЛАЗМАИОФАН», 2006. С. 197.

40. Автаева С.В., Кайрыев Н.Ж., Кулумбаев Э.Б., Скорняков А.В. Расчет функции распределения электронов по энергиям в ксеноне в двучленном приближении. Демидовские чтения. Москва-Екатеринбург-Томск.

«Фундаментальные и прикладные проблемы современной физики». М.:

ФИАН. 2006. С. 35-36.

41. Avtaeva S.V., Lapochkina T.M. Diagnostics of CH4 plasma of the magnetically enhanced capacitive RF discharge with optical emission spectroscopy methods.

XVI International Conference on Gas Discharges and their Applications (GD 2006), Xi’an, China, 2006.V.1, P. 429-432.

42. Avtaeva S.V., Kayryev N.Z., Kulumbaev E.B., Skornyakov A.V. Electron kinetics in discharge plasma in xenon and helium, neon and xenon mixtures. XVI International Conference on Gas Discharges and their Applications (GD 2006), Xi’an, China, 2006. V.2, P. 801-804.

43. Avtaeva S. Influence of Хе percentage in Ne/Xe, He/Xe and He/Ne/Xe plasma on electron kinetics. XVIII ESCAMPIG. Lecce, Italy, 2006. P. 171-172.

44. Avtaeva S, Kayryev N, Kulumbaev E, Skornyakov А. EEDF, electron transport coefficients and rate constants in xenon discharge. XVII ESCAMPIGI. Lecce, Italy, 2006. P. 169-170.

45. Avtaeva S.V., Kulumbaev E.B., Skornyakov A.V. Zero-dimensional model of xenon plasma as a powerful tool for kinetic analysis. V International Conference Plasma Physics and Plasma Technology (PPPT-5), Minsk, Belarus, 2006. V.1, P.82-85.

46. Avtaeva S.V., Kulumbaev E.B., Lelevkin V.M. One-dimensional fluid simulations of 50 KHz high-pressure xenon barrier discharge. PPPT-5, Minsk, Belarus, 2006.

V.1, P.86-89.

47. Avtaeva S.V., Lelevkin V.M., Kulumbaev E.B. and Skornyakov A.V. Onedimensional modeling of high pressure xenon barrier discharge. 18th International Symposium on Plasma Chemistry. Abstr. and Full-Papers CD. Kyoto, Japan.

2007, P. 129.

48. Avtaeva S.V. and Kulumbaev E.B. One-dimensional fluid simulations of highpressure Xe barrier discharges: effect of frequency. 18th International Symposium on Plasma Chemistry. Abstr. and Full-Papers CD. Kyoto, Japan. 2007, P.130.

49. Автаева С.В., Кулумбаев Э.Б. О влиянии физико-химических процессов на характеристики барьерного разряда в ксеноне. IV международный симпозиум «Горение и плазмохимия», Алматы, Казахстан, 2007. С. 72-74.

50. Avtaeva S.V. and Kulumbaev E.B. Effect of the AC Voltage Amplitude and Frequency on the Xe DBD characteristics. 11th International Symposium on High Pressure Low Temperature Plasma Chemistry (HAKONE XI), Oleron Island, France, 2008. V. 1. P. 193-197.

51. Avtaeva S.V. and Kulumbaev E.B. Characteristics of the Similar DBDs in Ne/Xe Mixture. HAKONE XI, Oleron Island, France, 2008. V. 1. P. 188-192.

52. Avtaeva S.V. and Kulumbaev E.B. Characteristics of the DBD in 0.95Ne/0.05Xe Mixture. 15th International Symposium on High Current Electronics. Tomsk:

Publishing house of the IAO SB RAS, 2008. P.252-255.

53. Avtaeva S.V. and Skornyakov A.V. Simulation of the xenon excilamps characteristics within the 1D fluid model. The 9-th Intern. Conf. Atomic and Molecular Pulsed Lasers: Abstracts. Tomsk: IAO SB RAS, 2009. P.85.







© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.