Современные проблемы физики газового разряда

Руководитель - Двинин Сергей Александрович

к. П-79, тел. 8(495)939-48-39

Современные проблемы физики газового разряда

Лаборатория занимается исследованиями различных типов газовых разрядов. Научные интересы группы лежат в области классической физики газового разряда, приэлектродных процессов, СВЧ разряда, плазменной технологии. В группе ведутся как теоретические так и экспериментальные исследования.

Получен ряд фундаментальных результатов в общей теории разряда важных для решения данной проблемы – обобщено уравнение плазмы и слоя Ленгмюра и Тонкса, учитывающее дополнительно перезарядку ионов, применимое при произвольном соотношении между длиной свободного пробега ионов и размерами системы. Теоретически получены двумерные распределения плотности плазмы в реакторе низкого давления при учете инерции ионов.

Современные проблемы физики газового разряда

Рис. 1. Зависимость постоянной распространения поверхностной волны от плотности электронов в плазме. Толщина слоя пространственного заряда рассчитывается из предположения, что среднее напряжение на слое равно 300 В (Такое напряжение оптимально для реализации процесса плазмохимического травления). Показаны поверхностные волны для удаленной границы (1, 2) антисимметричная (3, 4) и симметричная (5, 6) поверхностные волны. Эффективная частота столкновений u/w=0.026. Кривые 1, 3, 5 показывают реальную часть постоянной распространения, 2, 4, 6 – мнимую. Межэлектродное расстояние – 4 см.

В работах группы изучаются поверхностные волны, распространяющиеся на границе плазмы с металлом в условиях неравновесности контакта. Именно эти волны определяют существование емкостного ВЧ разряда при больших размерах плазмы и высоких плотностях электронов. Дисперсия этих волн зависит от плотности электронов в плазме, а также от толщины слоя пространственного заряде на границе плазмы с металлом. Поскольку амплитуда колебаний электронов в плазме порядка толщины слоя эти волны оказываются сильно нелинейным объектом, свойства которого в настоящее время недостаточно изучены как теоретически, так и экспериментально. Результаты исследования пространственно-временной структуры этих полей являются определяющими для развития современных технологических реакторов с обрабатываемыми подложками размером до 450 мм.

Исследуются также особенности распределения полей в разряде в СВЧ диапазоне, при использовании щелевых антенн. В настоящее время такие антенны широко используются для возбуждения плазмы в СВЧ диапазоне.

Другим направлением исследований является детальное изучение физических механизмов емкостного ВЧ разряда (ЕВЧР) с целью создания неравновесной плазмы с заданным электронным энергетическим спектром (ЭЭС), применяемой в современных высоких технологиях, лазерной технике, плазменых дисплеях и плазмохимии.

В центре внимания находится изучение механизмов:

Основные результаты работы:

Имеющаяся экспериментальная установка позволяет исследовать свойства ВЧ разрядов, использующихся в технологических плазменных установках. Аналогичные установки находят применение при реализации технологических процессах современной микроэлектроники, например,

Основные направления работы:

Кроме того в группе теоретически исследуются следующие задачи:

Современные проблемы физики газового разряда

Рис. 2. Структуры, которые иногда образуются в СВЧ разряде в волноводе при интерференции волны H10 и поверхностной волны. P = 0.1 Тор, Мощность СВЧ волны, поддерживающей плазму: а – 140 Вт, б – 9 Вт, в – 17 Вт, г – 9 Вт, д – 6.5 Вт, е – 5.5 Вт..026. Кривые 1, 3, 5 показывают реальную часть постоянной распространения, 2, 4, 6 – мнимую. Межэлектродное расстояние – 4 см.

Современные проблемы физики газового разряда Современные проблемы физики газового разряда Современные проблемы физики газового разряда
Коллектив лаборатории
Двинин Сергей Александрович д.ф.-м.н., доцент
Ковалевский Владимир Леонидович к.ф.-м.н., вед.инж.
Свиридкина Вера Семеновна к.ф.-м.н., вед.инж.