半圆形容器等离子体源离子注入鞘层动力学分析.pdfVIP

半圆形容器等离子体源离子注入鞘层动力学研究 摘要 等离子体源离子注入(PSII)已经广泛应用于材料表面改性和半导体加工领 域。在这一技术的实际应用过程中，等离子体鞘层的时空演化过程对等离子体 与材料表面相互作用有着非常重要的意义。 本文利用两维流体动力学模型，包括描述离子的连续性方程、动量方程、电 子玻耳兹曼分布，以及描述鞘层中电势分布的泊松方程，研究了等离子体鞘层 中电势分布、离子密度分布、样品表面离子束流密度分布和离子注入剂量分布 的时空演化规律。 针对半圆形容器，考察了在无附加电极和在球心放置零电位球形附加电极两 种情况下的负高压脉冲等离子体鞘层的演化过程，研究了两种情况下各自的电 势分布、容器表面离子束流密度和离子注入剂量分布以及这些分布的均匀性状 况。结果表明，由于电场分布的弯曲导致离子运动的聚焦效应，使得离子束流 和离子注入剂量在半圆形容器端点附近的表面上分布非常不均匀：而使用短的 电压脉冲，附加电极的加入可以改善内表面离子注入的均匀性。这对于实际等 离子体源离子注入应用具有重要的指导意义。 另外我们还分别考察了附加电极半径和容器壁厚对容器表面离子注入剂量 的影响。结果显示，随着附加电极半径的增大，容器内表面的离子注入剂量逐 渐减小；随着容器壁厚的逐渐增大，容器端点表面的离子注入剂量越来越小， 内外表面离子注入剂量也略有减小。 关键词：等离子体源离子注入，流体动力学模型，等离子体鞘层 半圆形容器等离子体源离子注入鞘层动力学研究 Abstract Plasmasourceion been usedinsurfacemodification implantation(PSII)haswidely and its hasa semiconductorfabrication．In shealthevolution practicalapplication，plasma influenceontheinteractionbetweenandthesurfaceofmaterials． significant plasma Inthis fluidicmodelwasutilizedtosimulatethesheath thesis，two-dimensional evolutionsPSII modelWasused collisionlession-fluid duringprocess．Detailedly,the tosimulatethe sheatharoundthe ion—fluid of plasma continuity sample．Theequation andmotionwere todescribethe of sheath，and employed expansiondynamicsplasma theelectron isassumedto theBoltzrnann density obey relationship．Thepotential distributioninthesheathisdeterminedPoissons