计算物理 ›› 2011, Vol. 28 ›› Issue (2): 250-258.

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射频辉光放电CH4等离子体中电子的能量分布

吕少波, 蔺增, 王庆, 巴德纯   

  1. 东北大学 机械工程与自动化学院, 辽宁 沈阳 110004
  • 收稿日期:2010-03-04 修回日期:2010-07-21 出版日期:2011-03-25 发布日期:2011-03-25
  • 通讯作者: 蔺增,E-mail:zlin@mail.neu.edu.cn;巴德纯,E-mail:dechunba@yahoo.com
  • 作者简介:吕少波(1980-),男,河北,博士生,从事真空与流体工程理论及应用研究.
  • 基金资助:
    沈阳科学技术计划项目(1071196-1-00);辽宁省科学技术基金(20071019)资助项目

Electron Energy Distribution in Radio-frequency CH4 Plasma

LV Shaobo, LIN Zeng, WANG Qing, BA Dechun   

  1. Northeastern University, Shenyang 110004, China
  • Received:2010-03-04 Revised:2010-07-21 Online:2011-03-25 Published:2011-03-25

摘要: 通过求解Lorentz简化的玻尔兹曼方程,得到射频放电CH4等离子体中电子的能量分布函数.求解过程中使用一个简化的射频电场模型代替泊松方程求解放电电场.共计包含6类环境气体及27种电子碰撞反应.通过EEDF对等离子体中的电子反应率系数、电子平均能量、电子的传输率系数等进行求解分析.结果表明,在等离子体鞘层区域电子能量具有Maxwell分布形式,在正柱区域具有Druyvesteyn分布形式.最高电子能量和最大反应率系数出现在鞘层区域.电子的迁移率系数和扩散率系数随射频周期的演化时空分布不均匀.

关键词: 玻尔兹曼方程, 射频电场, 甲烷等离子体, 电子能量分布

Abstract: Electron energy distribution function(EEDF) in RF methane plasma is calculated with Boltzmann equation and Lorentz approximation. Instead of a self-consistent RF field satisfying Poisson's equation,a simple electric field distribution is used.6 neutrals are included,as well as 27 electron-neutral reactions.EEDF yields information about electron reaction rates in plasma,electron average energy,and transport coefficients.In the sheath region,EEDF is Maxwellian,and in the bulk region a Druyvesteyn EEDF is found.An electron average energy peak occurs in the sheath region,together with electron reaction rates.Differing from constant transport coefficients used in references,electron diffusion and mobility coefficients strongly depend on RF period and space.

Key words: Boltzmann equation, radio-frequency electric field, methane plasma, electron energy distribution

中图分类号: