90nm硅栅过刻蚀工艺中功率对等离子体性质的影响

通过实验对适用于90nm多晶硅栅刻蚀工艺中过刻蚀阶段等离子体的性质进行了研究分析.实验采用满足200mm硅晶片刻蚀的电感耦合多晶硅刻蚀设备,借助等离子体分析仪器(朗缪尔探针)进行实验数据测定,得到了等离子体性质与功率、气体流量等外部参数的关系.实验表明在射频功率增加的过程中,能量耦合系数处于一个相对稳定的常值;当等离子体处于局部加热状态时,绝大部分的电子处于附着状态,维持等离子体的电子数目相对减少.等离子体中的射频能量耦合空间随着射频功率的增加,分布状态会变得更加一致化.     

90nm硅栅过刻蚀工艺中功率对等离子体性质的影响

通过实验对适用于90nm多晶硅栅刻蚀工艺中过刻蚀阶段等离子体的性质进行了研究分析.实验采用满足200mm硅晶片刻蚀的电感耦合多晶硅刻蚀设备,借助等离子体分析仪器(朗缪尔探针)进行实验数据测定,得到了等离子体性质与功率、气体流量等外部参数的关系.实验表明在射频功率增加的过程中,能量耦合系数处于一个相对稳定的常值;当等离子体处于局部加热状态时,绝大部分的电子处于附着状态,维持等离子体的电子数目相对减少.等离子体中的射频能量耦合空间随着射频功率的增加,分布状态会变得更加一致化.     

箭载朗缪尔探针电离层就位探测技术研究

在重大基础科学工程——子午工程项目中,我国自行研制出探测载荷箭载朗缪尔探针,并进行了飞行探测。本次探测是朗缪尔就位探测技术在我国的首次空间应用。箭载朗缪尔探针采用球形传感器,其结构为上半球是收集电极,下半球是保护电极。并采用了线性增益可调微电流测量技术,实现了皮安(ρA)～微安(μA)宽量程的高精度线性测量。该朗缪尔探针采用扫描电压和固定电压两种工作模式,实现了就位探测电离层等离子体的电子密度、电子温度、离子密度等参数。子午工程探空火箭的飞行试验于2011年5月7日圆满成功,首次获得了我国海南(东经109°,北纬19.5°)附近区域的电离层等离子体垂直剖面的就位探测数据。     

自补偿型射频等离子体探针

自补偿型郎缪尔探针是克服射频场对等离子体诊断产生干扰的有效工具。本文对这种探针的特性进行了分析。     

感应耦合等离子体干法刻蚀锑化铟薄膜研究

应用感应耦合等离子体技术首次实现了对锑化铟薄膜的干法刻蚀。朗缪尔探针诊断结果表明 :射频电源功率为 2 0 0 W时 ,在刻蚀样品附近的等离子体离子密度最大达 6.71 70× 1 0 1 0 cm- 3。以 CCl F2 为刻蚀气体 ,进气流量 2 m L/min,RF功率 2 0 0 W,等离子体反应刻蚀运行气压 7.98Pa时 ,对 In Sb-In薄膜进行了感应耦合等离子体干法刻蚀 ,获得刻蚀图形 ,宽深比为 5     

激光等离子体临界面处的强朗缪尔湍动

为了描绘出激光等离子体临界面处的强朗缪尔湍动,分析了激光等离子体中电磁波、朗缪尔波与离子声波的三波相互作用,采用二维三分量通过快速傅里叶变换方法数值求解萨哈罗夫方程。从图像中可看出,激光与等离子体的相互作用导致横波与朗缪尔波之间出现的能量均分现象和密度空穴。求出了强朗缪尔波的强度和密度空穴的尺度,结果与粒子模拟的预测结果及实验所测数据大致相符。结果表明,数值分析仍是探究强朗缪尔湍动真实物理图像的一个有效途径。     

超强激光等离子体中的相对论性朗缪尔孤子

为了研究相对论性朗缪尔孤子的特性,对从动力论出发所获得的超强等离子体中相对论性强朗缪尔湍动控制方程组进行了理论分析。结果表明,随着电子的平均洛伦兹因子以及场的湍动参量增加,朗缪尔孤子的波包半宽变窄,孤子总能量和总动量相应地增大,且电子的相对论效应对孤子总能量和动量的非线性部分的影响远大于线性部分。该研究可为超强激光等离子体中相关的非线性现象提供新的理论参考。     

离子源中等离子体密度与有关参量之间关系的初步探讨

本文介绍了利用朗谬尔探针对离子源放电特性进行实验研究的一些结果。讨论了离子源的等离子体密度与放电电压,弧流以及外加磁场之间的关系。在放电电压120伏处,离子源的等离子体密度出现极大值,此时,对应的电子能量为最低。等离子体密度与弧流的关系比较简单,而在与外加磁场的关系中也存在有极大值。这三者之间的关系不是独立的,而是相互制约的。     

微波化学反应器内等离子体空间温度的测量研究

针对矩形波导微波化学反应器,在低气压,低功率,纯甲烷微波放电情况下,用朗缪尔探针测量了石英反应管内等离子体的分布,用热偶计测量了微波等离子体在空间的温度分布。在谐振腔中心位置,等离子体的空间温度可以达到829℃;而在等离子体边缘区域,空间温度仅为78℃。     

激光等离子体中朗缪尔等离激元对离子的加速

为了得到激光与等离子体相互作用过程中产生的高能离子的能量谱,采用动力学的方法,对描述各向同性分布的带电粒子的扩散方程——Fokker-Planck方程进行求解,分析了激光等离子体中朗缪尔等离激元对离子的加速以及不同的朗缪尔波湍动谱对实现离子加速的影响。理论得到的高能离子的能量谱呈指数形式衰减;从图像中可以看出,在高能量区域这种指数形式的离子能谱能够跟实验观测的离子能谱很好地吻合。结果表明,朗缪尔等离激元对离子加速的过程中离子加速的实现对朗缪尔波谱的形式有很强的依赖性,只有Kolmogorov谱对离子加速是有效的。     

朗缪尔探针诊断脉冲激光锡等离子体特性

激光作用锡靶等离子体极紫外光转换效率与等离子体特性密切相关。为了对等离子体特性进行诊断,设计了一种用于激光等离子体诊断的朗缪尔探针,取得了不同激光能量下产生的锡等离子体电子温度与电子密度的时间演化。结果表明,能量为58.1mJ的激光产生的等离子体峰值电子密度约为4.5×1011cm-3,最大电子温度为16.5eV,均随激光能量减少而降低,与发射光谱法所测的电子温度演化趋势一致。该研究为激光等离子体极紫外光源提供了一种新的简单快速诊断方法,有利于对激光等离子体的极紫外光源的参量进行优化。     

Operation of a compact electron cyclotron resonance source for the growth of gallium nitride by molecular beam epitaxy (ECR-MBE)

The operation of an ASTeX compact electron cyclotron resonance plasma source and its effect on the growth of GaN thin films by electron cyclotron resonancemolecular beam epitaxy has been investigated. The role a flow limiting orifice plays in increasing plasma stability as well as reducing ion damage and impurities in resultant films has also been studied. Both optical emission spectroscopy as well as electrostatic (Langmuir) probe studies have been employed to elucidate the generation and transport of charged and neutral species. With the introduction of the flow orifice, a substantial decrease in ion induced damage as well as surface roughening in the films is observed. This can be accounted for in terms of a collisionally induced relaxation of the grad-B acceleration of charged species toward the substrate in plasma sources employing axial solenoidal fields.     

微波共振探针在测量等离子体密度中的应用

本文介绍了一种可以测量局部等离子体电子密度的微波共振探针法，并给出了它的测量原理、设计方法和实验结果。实验结果表明：由于微波共振探针不受鞘层的影响，因此它比通常的朗谬静电探针对等离子体密度的测量要精确得多。微波共振探针的空间分辨率与它的几何尺寸有关。     

Experimental investigations on the impedance behavior of a cylindrical antenna in a collisional magnetoplasma

An experimental study of the input impedance of a short cylindrical antenna immersed in a laboratory magnetoplasma is reported. The antenna is fixed in length and is aligned with its axis parallel to the dc magnetic field. Of particular interest is its impedance behavior in the vicinity of the resonance and cut-off conditions of the magnetoionic medium. Independent measurements are made to determine the electron density from the ion-current characteristics of a spherical Langmuir probe and the strength of the applied magnetic field with a Hall-effect probe. Measured impedances are compared with Balmain's theory. Essential features observed experimentally are a peak in the antenna input resistance near the upper hybrid resonance frequency and a peak in the antenna conductance near the cyclotron frequency. An additional small increase in the input resistance is observed near the plasma frequency when the plasma frequency is not close to either the upper hybrid resonance frequency or the cyclotron frequency. These results suggest the possibility of using a short cylindrical antenna as a diagnostic probe for measuring properties of a magnetoplasma such as the electron density and collision frequency.     

A langmuir probe investigation of electron cyclotron resonance argon-hydrogen plasmas

We report on the physical attributes of an argon-hydrogen plasma and the effects that induced changes in these attributes have on the physical and electrical characteristics of the plasma itself. Changes in the plasma conditions of these argon-hydrogen plasmas due to variations in microwave power, DC biasing, gas concentrations, and pressures were measured. We determined that increasing the hydrogen flow increases the sheath potential of the plasma, thereby increasing the arrival energy of ions at the surface of a sample placed in the plasma. Even with the decrease in plasma density from an increase in hydrogen input flow, we found the ion current is maintained in the predominately hydrogen plasma and is likely compensated by the high velocity and long mean free path of the hydrogen. We also observed that increasing total pressure also results in hydrogen ions dominating the total number of ions reaching the Langmuir probe and therefore the sample during processing. Last, a model based on the ion/electron energy ratio was developed and used to determine the relative ion concentrations of hydrogen and argon ions.     

电离层加热激发受激布里渊散射研究

研究了电离层加热激发受激布里渊散射效应.利用受激布里渊散射匹配条件, 结合国际地磁场参考模型, 模拟计算了离子声波(Ion Acoustic, IA)与静电离子回旋波(Electrostatic Ion Cyclotron, EIC)频率随地理纬度、加热频率、波束指向、电子温度等参数变化特性, 并以我国海南与美国高频主动极光研究项目(High Frequency Active Auroral Research Program, HAARP)为例, 研究IA与EIC频率随纬度的变化.模拟结果表明:随着纬度的增加, IA与EIC频率增大; 与IA频率相比, EIC频率随加热频率、波束指向及电子温度的变化相对较小; 随加热频率的增加高纬地区IA频率增大, 而低纬地区基本不变; 随加热波束指向从南到北变化, 海南IA频率单调下降, HAARP则为先上升后下降的形态, EIC具有相反的变化; 电子温度越高, IA与EIC频率越大.本文模拟结果可为我国将来开展同类实验提供参考.     

高频泵波加热电离层的数值模拟

基于高频泵波扰动电离层的欧姆加热理论,建立数值模型模拟加热过程中电子温度、电子密度和离子密度随时间的演化及泵波频率、发射功率对加热效果的影响.结果表明,地面以1.5MW的功率发射一个13MHz的电波,可以引起电子温度升高80%、电子密度升高16%的显著变化.电子温度和电子密度的变化分别在加热开始后几十秒和几分钟内达到饱和.泵波频率和发射功率大小显著影响最终的加热效果,但数值结果并没有体现它们之间具有线性关系.和EISCAT雷达1985年2月26日对一次加热实验观测结果(它的发射功率和本文选定的1.5MW一致)的比较表明,在180km以下区域,该文模型和上述实验观测结果具有很好的一致性;更高高度上模拟结果和实验结果的偏差是由于模拟过程中没有考虑F层异常吸收的作用.     

一种短波传输网络性能仿真方法

随着无线通信技术的应用越来越广泛,仿真技术已成为对无线通信网络进行研究和论证的有效手段。针对某基于短波传输的通信网络的性能研究,分析了短波信道和通信网络的仿真模型及其实现思路,提出了一种短波传输通信网络的信道级和网络级相结合的仿真实现方法。为短波传输的网络性能研究提供了一种符合无线传输特性的实现方式,可以推广作为进行无线通信的网络性能分析的研究方法。     

Inductively coupled plasma etching of HgCdTe using a CH<Subscript>4</Subscript>-based mixture

We report results on a study on inductively coupled plasma (ICP) etching of HgCdTe using a CH₄-based mixture. Effects of key process parameters on etch rates were investigated and are discussed in this article in light of plasma parameter measurements, performed using a Langmuir probe. Process parameters of interest include ICP source power, substrate power, pressure, and CH₄ concentration. We show that the ICP etching technique allows us to obtain etch rates of about 200 nm/min, which is high enough to use this technique in a manufacturing process. We also observe that the ion bombardment has a strong influence on HgCdTe etch rate. Finally, we show that this etch rate is modified by the substitution of methane for hydrogen.