离子(N_2^+,N^+)在氮辉光放电等离子体光辐射中的作用

采用氮辉光放电等离子体电子与重粒子综合的Monte Carlo模型,研究了离子(N2+,N+)与氮分子碰撞产生光辐射的强度分布及其在氮辉光放电等离子体光辐射中的作用。两种离子产生的各种碰撞激发和辐射都分布在鞘层区内,光辐射强度向阴极方向逐渐增加,且总强度随放电电压增加而增强。相对于电子产生的碰撞激发辐射,离子(N2+,N+)引起的辐射在阴极附近引起次最大光强,且原子离子N+的作用较分子离子N2+大。当电压较低时,离子(N2+,N+)引起的辐射可以忽略。模拟结果很好解释了两种典型的N2辉光放电光学发射谱的实验结果,为等离子体诊断研究中的光谱数据分析提供参考。

氮直流辉光放电活性粒子(N^+,N)的产生率

在氮直流辉光放电等离子体中采用快电子和离子(N+2,N+)混合的蒙特卡罗模型,模拟研究了e+N2→N+ N+N+2e e和N+2+N2→N++N+N2过程中粒子(N+,N)产生率的轴向分布随放电参数(工作气压、放电电压和温度)的变化规律。结果表明:两种离解过程中氮活性粒子(N+,N)的产生率都随气压和电压的增加而增大,随放电气体温度的升高而降低;但N+2-N2离解碰撞主要发生在阴极附近。电压较高时,阴极处的离子N+主要由N+2-N2离解过程产生;电压较低时,N+2-N2离解过程可忽略。中性原子N主要由电子碰撞离解过程产生。

直流辉光放电氮原子离子的Monte Carlo模拟研究

采用氮直流辉光放电等离子体中快电子和离子(N+2,N+)混合的蒙特卡罗模型,模拟研究了e-+N2N++N+2e和N+2+N2N++N+N2过程离子N+的产生率轴向分布随放电参数的变化规律及其轰击阴极的能量分布.结果表明,两种离解过程中氮原子离子(N+)的产生率均随气压和电压的增加而增大,随放电气体温度的升高而降低;但N+2-N2离解碰撞主要发生在阴极附近.在电压较高时,阴极处的N+主要由N+2-N2离解过程产生;在电压较低时,N+2-N2离解过程可忽略.

宏观放电参数对快原子态氮(N^+,N_f)的影响

采用氮直流辉光放电等离子体中快电子和重粒子(N+2,N+,Nf)混合的蒙特卡罗方法,模拟研究了快原子态粒子(N+,Nf)的产生率及轰击阴极的能量分布随宏观放电参数(P,Vc)的变化规律.结果表明,存在一最佳放电条件,使阴极壁处粒子(N+,Nf)的粒子数密度大且能量高;当电压大于800V时,轰击阴极的活性粒子(N+,Nf),主要由N+2-N2离解过程产生,电压小于300V时,主要由e--N2离解过程产生,模拟结果与实验结果相符合.

等离子体金属表面氮化中放电温度对氮原子态粒子的影响

采用快电子和重粒子(N+2,N+,Nf)混合的Monte Carlo模型,研究了氮直流辉光放电等离子体金属表面氮化过程中.e N2s及N+2 N2s两种碰撞离解过程产生的原子态粒子(N+,N)的产生率和氮化粒子(N+,Nf)轰击靶表面的能量、粒子数密度及入射角分布随气体温度的变化规律.结果表明,使阴极靶处活性粒子(N+,Nf)的能量高且粒子数密度大,存在一个最佳放电温度;粒子(N+,N)的产生率及在靶表面的密度数都随着放电气体温度的升高而减少;有大量中性快原子Nf在工件表面小角入射,且粒子(N+,Nf)角分布受温度的影响很小.

N_2^+离子在氮直流辉光放电中碰撞离解的作用

采用氮辉光放电等离子体快电子和各种重粒子 (N+2 ,N+ ,Nf)的混合MonteCarlo模型 ,从不同放电条件的离解碰撞率 ,快原子态粒子 (N+ ,Nf)在阴极鞘层区的输运过程及轰击阴极的能量及角分布三个方面研究了N+2 +N2 →N+ +N +N2f反应在氮气直流辉光放电中的作用 .该过程在电压较高时为阴极鞘层区的重要离解过程 ,且主要发生在阴极附近 ,其碰撞率随电压和气压增加而增加 ;阴极表面附近的活性粒子 (N+ ,Nf)主要由该离解过程产生 (而不是e- N2 离解电离过程 ) ,而且这些粒子具有中等的平均能量且小角入射 ,是阴极表面氮化反应中主要原子态粒子 .

等离子体辅助的金属表面氮化的Monte-Carlo模拟

采用快电子和重粒子(N2+,N+,Nf)混合的Monte Carlo模型,计算了氮直流辉光放电等离子体辅助的金属表面氮化过程中,原子态粒子(N+,N)的产生率及氮化粒子(N+,Nf)轰击靶表面的粒子数密度及入射角随气体温度的变化规律.结果表明,粒子(N+,N)的产生率及在靶表面的密度分布都随着放电气体温度的升高而减少;粒子(N+,Nf)在工件表面的分布均匀且主要表现为小角入射,入射角的分布受温度的影响较小.模拟结果与实验结果符合得较好.

温度对氮活性粒子(N^+,N_f)轰击阴极壁的影响

采用蒙特卡罗方法 ,模拟研究了氮直流辉光放电电子碰撞、离解和N+2 电荷交换离解过程 ,产生的活性粒子 (N+,Nf)轰击阴极壁的能量分布随放电气体温度的变化规律 .结果表明 :阴极壁处活性粒子 (N+,Nf)的能量最高且粒子数密度最大 ,最佳放电温度与参数 (P ,Vc)相关联 .模拟结果为等离子体与材料表面的相互作用过程的认识提供了依据 .