отзыв вед орг (1102514)
Текст из файла
"УТВЕРЖДАЮ" Директор ИОФ РАН, ербаков И.Л. фээ 2014 г, М.П. ОТЗЫВ ведущей организации на диссертацию Псклюдовой Полины Алексеевны «Влияние внсппэих условий на физические процессы и параметры шгазмы индуктивного ВЧ разряда», представленную на соискание ученой степени кандидата физико- математических наук цо специальности 01.04.08 — физика плазмы Развитие представлений о физических процессах в индуктивном ВЧ разряде имеет длительную исто1эию. 1'аз1эяд оьш отк1эыг в конце 19 века н с1эазу выз~ал оживленную дискуссию о механизмах горения разряда, а именно о роли потенциальных и вихревых ВЧ полей в его поддержании. К середине ХХ иска утвердилась компромиссная точка зрения. суть которой состоит в ггэм, что разряд при малых значениях мощности ВЧ генератора поджигается и горит за счег потенциальных ВЧ полей, возникающих между витками пндуктора. а згггем, по мере роста мощности ВЧ генератора переходит в Л-моду, поддерживаемую вихревыми ВЧ цолямн, создаваемыми током, текущим по индуктору.
В первые дссятилсгия практического использования разряда он применялся гэщвным образом для получения равновесной плазмы при атмосферном давлении. Физика этой формы индуктивного ВЧ разряда. хорошо изучена. В последние десятилетия возник интерес к физике индуктивного высокочастотного раз1эяда низкого давления, являюще~ося источником неравновесной плазмы. Интерес стимулирован использованием разряда в полупроводниковой промьппленности в качестве среды плазменных реакторов для травления и обработки микрочипов. В настоящее время ежегодно появляется большое количество работ.
посвящсгщых изучению проникновения ВЧ нолей в плазму. механизмов поглощения ВЧ мощности, выяснению природы нелинейных эффектов, особенностей формирования функции распределения электронов по энергиям в индуктивном разряде. К этому ряду работ приналлежит и диссертационная работа Неклюдовой Полины Алексеевны. Диссертация посвящена комплексному исследованию физических процессов и параметров плазмы индуктивного ВЧ разряда при изменении в широких диапазонах давления инертных |азов, мощности и частоты ВЧ генератора, величины внешнего магнитного поля.
Полученные в диссертации результаты проясняю г самосогласовапнукз связь внешних условий поддержания разряда, соотношения между емкостиой и индуктивиОЙ сос1|1влякъщими разряз|й„параметрами плазмь1. Рассматриваемые в диссертации задачи является важными лля понимания физики рйзрядй и ||ля разработки иш|овйционных эффективных источников плйзмы широкоп| применения. Это позволяют считать лисссртационную работу П.А. !-!еклкп|овой актуальной. Диссертация состоит из введения, пяти глав, в заключение приведены осношпяе результаты и выводы„список литературы. В первой главе диссертации содержится обзор литер|ггуры„посвященный физике индуктивного ВЧ разряда, перечислены основные классы устройств па его основе. Первая часть обзора посвящена рассмотрению фундаментальных свойств и физических особенностей индуктивного ВЧ разряда без анели|его магнитного поля. Рассмотрены особенности получения индуктивного ВЧ разряда, закономерности проникновения ВЧ полей в плазму, механизмы поглощения ВЧ мощности плазмой разряда.
Описаны особенности формирования функции распределения электронов по энергиям, а также причины ВозникнОВения нелинейн1ях эффектоВ и их влияние пй пйрйметры плазмы. Нй основе известных из литературы данных описано влияние емкоепюй составля|оп|ей разряда на параметры плазмы и эффективность вложения ВЧ мощности.
По результатам обзора большого количества работ сделан вывод о недостаточности имеющихся в литературе данных для построения исчерпыва|ощей физической картины связи внешних условий поддержания разряда с параметрами плазмы индуктивного ВЧ разряда и эффективностью вложения мощности.
Вторая половина обзора посвящена рассмотрению особешюсгей индуктивно| о ВЧ разряда при наличии внешнего магнитного поля. В заключение обзора сформулированы задачи диссертационной работы. В главе 2 содержится подробное описание экспериментальной установки, методик измерений и численных расчетов. В работе использовалось два способа организации ВЧ разряда. В первом случае индуктивный ВЧ разряд формировался с помощью соленоидальной антенны, во втором случае для реализации гибридного ВЧ разряда параллельно индуктору к одному и тому же генератору подключались обкладки конденсатора, расположенные на фланцах источника плазмы. Гибридный ВЧ разряд был организован для исследования влияния емкостной составлякнцей.
Использовались ВЧ генераторы с рабочимп частотами 2, 4 и 13.56 МГц. Исследования проводились при использовании инертных газов (гелия, неона, аргона и кривцова) в диапазоне давлений 1 — 1ООО мТор. Диагностика параметров плазмы проводилась с помопп*ю стандартных зондовых и спектральных методик. Численное моделирование проводилось при использовании нескольких методов; на основе физических моделей индуктивного и гибридного разряда, а также Р1С-методом с помощью программы КЛЙЛТ. Использование различных независимых методик обеспечивает надежность полученных рез) льппов. Третья глава диссертации посвящена экспериментальному изучению влияния внешних условий на параметры плазмы в области скин-слоя и величину эквивььзептиого сопротивления индуктиьчюго ВЧ разряда.
их связь с наличием емкостной компоненты разряда. Для интерпретации результатов использованы результаты математического моделирования физических процессов с помощьк) моделей как чисто индуктивного ВЧ разряда, так и индуктивного ВЧ разряд с смкостной компонентой — гибридного ВЧ разряда. В главе показано, что функция распределения электронов по энергиям (ФР'.))) при всех рассмотренных условиях является неравновесной. Измеренные ФР.'.)Э характеризуются дефицитом быстрых электронов и избытком медленных но сравнению с функцией распределения Максвелла.
Одним из наиболее важных результатов, представленных в главе 3, является обнаруженная экспериментально немонотонная зависимость концентрации и эффективной температуры электронов от давления инертных газов. Показано; что положения максимума концентрации электронов и минимума эффективной температуры электронов зависят от рода инертного газа и рабочей частоты ВЧ генератора. Попытка объяснения полученных результатов в рамках модели индуктивного разряда показала. что понижение концентрации электронов в области давлений 0.1Тор и выше может быгь связана с ростом потерь энергии на излучение по сравнению с затратами на иопизацию в разряде в результате уменьшения температуры электронов с ростом давлением. Однако в рамках модели индуктивного ВЧ разряда смещение положение максимума концентрации электронов при изменении частоты ВЧ генератора объяснить не удастся.
Физические причины смещения положения максимума концентрации электронов в ростом частоты ВЧ генератора 1-!еклюловой П.Л. удалось найти в рамках модели гибридного ВЧ разряда, учитывающего наличие емкостной составляющей разряда. В диссертации Неклюдовой П,Л, показано, что при давлениях более 100м Тор в разряде повышается роль емкое гного канала. формируются слои пространственного разряда, а убывание кош!сгпрации электронов обусловлено выносом энергии ускоренными в слоях ионами ца стенки источника плазмы, С ростом частоты генератора проявляется самосогласовапная связь соотношения между емкостпой и индуктивной составляющими разряда и параметрами плазмы, что и отражается в смещении положения максимума коппена рации электронов. Помимо исследования зависимости параметров плазмы от внешних условий горения разряда в главе 3 диссертации изучены закономерности изменения эквивалентного сопротивления плазмы при увеличении давления инертных газов.
Прн исследовании ипдуктинного ВЧ разряда в гелии Неклюдовой П.Л, показано, что максимум вложения мощности в плазму наблюдается при условии близости рабочей частоты и частоты упругих электон-атомших столкновений. Рост атомного номера инертного газа приводит к смещению максимума эквивалентного сопротивления в область больших давлений по сравнению с гелием. Причиной такого поведения эквивалентного сопротивления является понижение частоты упругих столкновений электронов с атомами в результате эффекта Рамзауэра. Неюподовой П.А.
получено. что при значениях частоз упругих столкновений электронов с атомами, не прсвьпиающих 3"10' с ', эквивалентное сопротивлении плазмы определяется только концентрацией электронов и частотой столкновений и нс зависит от рода газа, что является подтверждением столкновительного характера поглощения мощности. При увеличении частоты столкновений до 3~10" с зафиксировано увеличение эквивалентного сопротивления плазмы криптопа, что обьясняется в диссертации Неклюдовой П.А. усилением роли емкостной составляитщей разряла.
Последнее находится в согласии с расчетами ца основании модели гибридного ВЧ разряда. В четвертой главе автором изкчсно влияние изменения внешних колоний на пространственное распределение параметров плазмы. Отмечено немонотонное поведение длины релаксации энерго ии электронов с ростом давления аргона и криптона. которое объяснено в диссертационной работе Неклюдовой П.Л. понижением температуры основной массы электронов до значений близких к 1 эВ. При этом энергия основной массы электронов оказывается в области Рамзауэровского минимума сечений упругого рассеяния электронов на атомах тяжелых инертных газов, Представляют большой практический и фундаментальный интерес измерения радиального распределения концентрации и эффективной температуры электронов при изменении давления аргона. На основании экспериментальных данных, полученных в гелии при малых давлениях ~1-10мТор) с помощью спектральн:ых методов диагностики, и диссертации сделано предположение о наличии в области скин-слоя группы быстрых электронов с энергиями.
недоступными для детектирования зондовыми методами. 11редположецие о наличии быстрых электронов в области скин- слоя подтвердили результаты математического моделирования, выполненные Неклюдои>й ПЛ. Р1С методом с помощью программы КЛРЛТ. Численное моделирование проявило деттшьную картину физических процессов в индуктивном ВЧ разряде. В диссертации в широком диапазоне давлений сопоставлено изменение в пространстве и времени ВЧ полей и функции распределения электронов по скоростям. Кроме то>о, численные расчеты проявили нелинейные эффекты, возникаюгцне в скин- слое индуктивного ВЧ разряда, а именно появление постояшюй составляк>щей и высших гармоник ради шьного ВЧ поля. В диссертации подробно рассмотрена зависимость постоянной составляющей радиального ВЧ по»я 1силы Миллера) от частоты В 1 поля и давления аргон'>.
В пятой главе рассматривается влияние внешнего магии пюго ноля на величину и пространственное распределение параметров плазмы, Зафиксированы области магнитного поля, при которых происходит резонансное вложение Вг1 мощности в плазму. Зондовые измерения показали. что в областях наилучшего вложения ВЧ мощности происходит нагрев электронов в центральных частях разряда. Чнслснныс расчеты указывают, что здесь ВЧ поля проникают вглубь плазмы. В главе 5 показано, что указанные эффекты да>от возможность управления пространственным распределением параметров плазмы.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
