脉冲偏压上升沿特性对等离子体浸没离子注入鞘层扩展动力学的影响

摘要

等离子体浸没离子注入(PIII)是用于材料表面改性的一种廉价高效、非视线的技术.采用等离子体粒子模型,通过假设电子密度服从Boltzmann分布,求解Poisson方程和Newton方程,跟踪离子在等离子体鞘层中的运动形态及特性并进行统计分析,研究了不同上升速率和形状的6种波形上升沿对鞘层时空演化、离子注入能量和剂量的影响.结果表明,在PIII过程中,脉冲上升沿影响了等离子体鞘层的扩展,且不同波形诱导的鞘层厚度问存在最大差值.电场强度在鞘层的外边缘区域存在陡降区,离子的运动为非匀加速过程.可以通过调整脉冲波形上升沿特性实现离子注入能量和剂量的优化,数值仿真可以有效地为电源设计和工艺优化提供依据.