射频等离子体中尘埃空洞演化研究

本文利用实验过程中直接产生尘埃粒子的方法,实验气体是乙烯和硅烷,氩气是载气。在射频等离子体鞘层内形成尘埃云及尘埃空洞。通过观察尘埃云体积的变化及尘埃空洞随时间的周期振荡现象,分析尘埃空洞的基本性质,通过记录尘埃颗粒随时间的运动轨迹,初步推断出尘埃颗粒的受力情况,结合尘埃颗粒和尘埃空洞的运动规律,得出射频等离子体中尘埃空洞的特性及形成原因。

射频等离子体探针诊断及尘埃晶格观测虚拟仿真实验设计

针对射频等离子体探针诊断及尘埃晶格观测真实实验中激光和射频辐射的潜在危险大、设备成本高、仪器精密易损等实际教学问题,将虚拟仿真技术、前沿科研成果深度融入本科教学当中,建设了射频等离子体探针诊断及尘埃晶格观测虚拟仿真实验,目的是引导学生开展研究性、探索性学习,拓展应用物理专业实验教学内容的广度和深度。实践教学效果表明,坚持循序渐进、步步提高的“理论-实践-探讨-再实践”的实践教学方法,不仅可以拉近国家重大战略需求和科学前沿与本科生所学基础理论知识的距离,还可以增强学生的爱国精神,激发学生奉献祖国科研事业的决心和信心。

等离子体增强化学气相沉积中对尘埃颗粒诊断

采用SiH4,C2H4和Ar在射频容性耦合柱状放电室中产生了尘埃颗粒,利用发射光谱测得射频尘埃等离子体放电室中的一些基本碎片的发射光谱,并给出了这些碎片的光发射强度随着实验条件变化的曲线。随着功率和气压的增加,碎片的光发射强度逐步增加,尤其是随功率增加得更快,这说明功率对硅烷和乙烯的离解作用明显。随着硅烷和乙烯流量的增加,碎片的光发射强度随之下降。利用朗缪尔探针的实验结果得出尘埃密度的变化趋势,给出了尘埃密度随射频功率变化的曲线,其结果与硅烷和乙烯的离解变化趋势基本吻合。

尘埃等离子体中的空洞和尘埃云斑图

在射频放电的尘埃等离子体系统中观察到不同形状的尘埃空洞和复杂的尘埃云斑图.通过上下调节薄片状照明激光束来观察空洞和尘埃云在二维平面和三维空间的结构和行为.在尘埃颗粒生长的早期阶段观察到圆形、细环形以及圆形与细环形共存的二维空洞,其对应的空间三维结构分别为dome状(圆屋顶状),shell状(蛋壳状)以及二者互相嵌套的三维空洞.在三维dome空洞的上方还观察到复杂的流体状尘埃云斑图.关于复杂尘埃云斑图的产生和演化过程有待于理论的进一步解释.

尘埃颗粒在射频等离子体鞘层中的非线性共振现象的理论研究

一种自洽的理论模型用于研究尘埃颗粒在射频鞘层中垂直方向的非线性共振现象 .利用射频鞘层动力学模型 ,研究了鞘层电场和尘埃颗粒的充电过程 .考虑作用在尘埃颗粒上的各种作用力 (如重力、电场力、离子拖拽力、中性气体摩擦力及探针的扰动力 ) ,并通过数值求解颗粒运动方程 ,模拟了该尘埃颗粒在探针扰动下的非线性振荡过程 .所得结果不仅很好地再现了最近的实验观察 ,同时还发现这种非线性振动过程与等离子体参数、施加的射频偏压的功率、探针的扰动电位和位置等有着密切的联系 .

反应等离子体中尘埃空洞形成的实验研究

利用气体合成(乙烯和硅烷,氩气是载气)的方法,产生尘埃粒子,并在此基础上研究了悬浮在射频等离子体鞘层上方的尘埃云及尘埃空洞.实验结果给出了尘埃云和尘埃空洞与射频功率和气压等参数的关系曲线.