On the self-excitation mechanisms of Plasma Series Resonance oscillations in single- and multi-frequency capacitive discharges
等离子体串联谐振（PSR）振荡的自激是低压容性射频（RF）放电电流的一个显著特征。这种共振导致鞘层中电荷的高频振荡，并增强了电子加热。到目前为止，这种现象只在不对称放电中观察到。在那里，电压平衡的非线性，这是必要的频率以上的应用频率的共振振荡的自激，主要是由二次贡献的等离子体鞘的电荷-电压关系。使用PIC/MCC模拟单频和多频电容放电和等效电路模型，我们证明了其他机制，如立方贡献的电荷-电压关系的等离子体鞘层和时间依赖的体电子等离子体频率可以导致PSR振荡的自激，以及。这些机制在以前的模型中被忽略了，但对于对称或弱不对称放电中电流的理论描述是重要的。
2016-02-10 physics.plasm-ph
Two-dimensional PIC-MCC simulations of capacitively coupled radio-frequency discharge in methane
采用PIC-MCC方法模拟了甲烷气体中二维电容耦合射频放电。在50-300 mTorr的压力范围和40-180 V的电压范围内，放电频率为13.56 MHz时获得了结果。电子能量和电子-甲烷反应速率的空间分布表明存在两种放电辉光状态：a）具有活性鞘层，当电子在电极鞘层中是热的而在放电中间是冷的时，因此电子-中性反应强烈地主导鞘层区域; b）具有体积支配，当电子能量更均匀并且反应在所有放电体积中发生时。第二种状态通常在低电压下观察到，随着电压的增加，第二种状态转向第一种状态。此外，还对甲烷等离子体中的化学反应进行了模拟，得到了放电体积内气体混合物的组成。计算结果与已知的实验数据一致。
2004-06-10 physics.plasm-ph
An enhanced operating regime for high frequency capacitive discharges
我们报告存在一个增强的操作制度的高频，低压电容耦合等离子体（CCP）放电中存在的弱磁场施加平行于电极。我们的PIC-MCC模拟表明，等离子体密度和离子通量值表现出尖锐的峰值时，电子回旋频率等于所施加的RF频率的一半。负责这种行为的物理机制被追踪到电极鞘边缘的振荡运动和由该鞘反射的一组电子的运动之间的同步。这些电子获得大量的能量，导致伴随的更高的电离，导致离子通量的峰值。我们的理论研究结果应该是很容易验证的实验在当今的CCP设备，可以提供有用的指导方针，提高CCP设备的操作性能在工业应用中。
2020-12-04 physics.plasm-ph
Stability of two-dimensional complex plasma monolayers in asymmetric capacitively-coupled radio-frequency discharges
本文研究了在非对称电容耦合射频氩放电功率电极鞘层中悬浮的复杂等离子体单层的稳定性。与以往的研究相比，通过实际的实验控制参数，如气体压力和放电功率的操作，实现了实验结果和理论的更好结合。结果表明，对于给定的微粒单分子层，在一定的放电功率下，存在两个阈值压力：（i）高于特定压力pcryst时，单分子层总是结晶;（ii）低于特定压力pMCI时，结晶单分子层经历模式耦合不稳定性，二维复杂等离子体晶体熔化。在pMCI和pcrysts之间，微粒单层既可以是液相，也可以是晶相：当压力从pMCI以下增加时，单层保持在液相，直到达到pcrysts再结晶;当压力从P晶体以上降低时，单层保持在结晶相，直到达到pMCI，在pMCI处触发模式耦合不稳定性并且晶体熔化。一个简单的自洽鞘层模型被用来计算射频鞘层轮廓，微粒电荷和微粒子共振频率作为功率和背景氩压力的函数。结合晶格模的计算，得到了pMCI随功率和背景氩压变化的主要趋势。晶相中模式耦合不稳定性的阈值主要由纵向面内晶格模和鞘层轮廓变化引起的面外晶格模的交叉决定。离子尾流被证明有一个显着的effecttoo。
2021-10-18 physics.plasm-ph
Unveiling the role of dielectric trap states on capacitively coupled radio-frequency plasma discharge: dynamic charging behaviors
从理论和Particleincell/MonteCarlo碰撞模拟两方面研究了介质边界材料中电荷陷阱态对电容耦合射频等离子体放电的影响。研究发现，壁材料的陷阱态主要通过改变固体边界内积累的动态表面电荷引起的离子感生次级电子发射（SEE）系数来控制放电特性。首先建立了一个考虑表面荷电的综合SEE模型，该模型综合考虑了价带电子分布、电子陷阱密度以及通过俄歇中和和去激发捕获的电荷。理论分析揭示了陷阱态对鞘层溶液、稳定性、等离子体密度和温度、粒子和功率平衡等的影响。模拟结果表明，随着电荷相关发射系数的增加，平均射频鞘层电势降低。随着气体压力的增加，观察到的位移的最大电离率从体等离子体中心的等离子体鞘层界面，这也是由陷阱状态的电极材料的位移发生在一个较低的压力与陷阱考虑。此外，电荷陷阱有助于产生几何对称结构的非对称等离子体放电，这种效应在γ模放电中更为明显。
2021-01-09 physics.plasm-ph
Ionization by bulk heating of electrons in capacitive radio frequency atmospheric pressure microplasmas
采用Particle in Cell模拟和半解析模型研究了氦气中大气压下电容耦合射频微等离子体的电子加热和电离动力学。在RF周期内的不同时间观察到由于高体积电场导致的等离子体体积中的电子和电离的强烈加热。基于该模型，确定了该电场是由大气压下高电子-中性粒子碰撞频率导致的低电导率引起的漂移场。因此，在这种“Ω模式”中，电离主要由欧姆加热引起。驱动电压幅值影响最强体电场和电离的相位。在高振幅下，等离子体密度高，使得鞘层阻抗与体电阻相当。因此，电压和电流约为45 °异相，在鞘膨胀期间观察到最大电离，在鞘边缘处具有局部最大值。在低驱动电压下，等离子体密度低并且放电变得更具电阻性，导致约4 °的较小相移。因此，最大电离发生在RF周期内的后期，在放电中心具有最大值。显着的类比电负性低压宏观放电中的漂移双极模式下工作，其中类似的机制引起的高电负性，而不是高碰撞频率已被确定。
2013-05-31 physics.plasm-ph
A systematic investigation of electric field nonlinearity and field reversal in low pressure capacitive discharges driven by sawtooth-like waveforms
本文利用粒子模拟研究锯齿状波形驱动的容性氩放电，系统分析了谐波数量对电场非线性、电场反转及电子和离子加热的影响，揭示了鞘层扩张阶段电场反转更强并导致离子冷却的机制。
2023-09-23 physics.plasm-ph
A Minimal Self-Consistent Model for the Nonlinear Dynamics of Asymmetric Capacitively Coupled Radio-Frequency Plasmas
Ruhr University Bochum（鲁尔大学波鸿分校）
本文提出一个最小自洽集总模型，耦合射频电路与等离子体平衡，再现非线性谐波与等离子体串联共振，并关联电压、功率和密度变化。
2026-09-09 physics.plasm-ph
Investigating Instabilities in Magnetized Low-pressure Capacitively-Coupled RF Plasma using Particle-in-Cell (PIC) Simulations
本研究通过PIC模拟发现低压磁化CCP等离子体随磁场强度呈现三种行为状态，明确了状态间磁场阈值的影响因素，为半导体工艺中无不稳定运行的磁场上限提供指导。
2024-06-21 physics.plasm-ph
Sheath electron heating in surface wave discharges driven at microwave frequencies
本文通过全电磁粒子模拟/蒙特卡罗模拟，证明微波频率表面波放电中电子加热主要由运动鞘层相互作用主导，而非等离子体共振，并产生高能电子束。
2025-06-04 physics.plasm-ph
Self-bias Dependence on Process Parameters in Asymmetric Cylindrical Coaxial Capacitively Coupled Plasma
采用射频同轴电容耦合Ar/Cl 2等离子体对超导射频腔内壁进行了加工。由于同轴等离子体的内外电极之间的表面积差，在内电极鞘层上建立了直流自偏置电位。自偏置电位的测量被用作等离子体鞘层电压不对称性的指示。同轴等离子体鞘层电压分布的不对称性对于三维物体内表面的改性具有重要意义。等离子体鞘层电压被定制为通过在外部直流电源的帮助下向内部电极提供额外的直流电流来处理外壁。直流自偏置电位测量不同直径的电极和工艺参数，如气体压力，射频功率和氯的Ar/Cl 2气体混合物中的百分比的变化进行了研究。对于相同的工艺参数，测量克服自偏置电位使其为零所需的直流电流。
2015-06-16 cond-mat.supr-con physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma sheath physics: A circuital description, amelioration, and application
本文综述了等离子体鞘层的电路模型分析方法，阐释其电感、电容和电阻特性的物理机制，并讨论了该模型在多个研究领域的应用及相对非电路方法的优势。
2025-06-04 physics.plasm-ph
An electric circuital analysis of laboratory plasma sheath fluctuations and propagations
本文通过将等离子体鞘层建模为串联谐振LCR电路，理论解释了鞘层振荡、电流扰动及鞘层波，并揭示其触发离子声波的机制，可用于天线与探针诊断。
2025-05-26 physics.plasm-ph
Investigation of high pressure capacitively coupled plasmas produced by electrons energized in DC sheath at powered electrode
Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院）；Applied Materials Dublin Ireland（应用材料爱尔兰都柏林）
研究人员实验探究宽压力范围下容性耦合等离子体的功率吸收机制，发现除低压外，更高压力下射频场有未报道的新作用，等离子体形成不由欧姆加热驱动。
2026-08-04 physics.app-ph physics.plasm-ph
Plasma asymmetry, electron and ion energy distribution function in capacitive discharges excited by tailored waveforms
利用粒子模拟技术，研究了在特定波形激励下电容放电中等离子体和电离的不对称性以及电子和离子能量分布函数。在13.56 MHz的基频下，对于50 A/m2的恒定电流密度和5 mTorr的氩气压力施加三种不同的波形，即正弦波形、锯齿波形和方形波形。模拟结果表明，方波激励产生的等离子体密度最高，而类方波激励产生的等离子体的不对称性最大。方波和正弦波都产生多束高能电子，从鞘层边缘附近的扩展阶段，然后在瞬时鞘层位置上进行高达100 MHz的高频调制。电子能量分布函数描绘了与正弦和正弦波形相比，方波的3电子温度和高度升高的尾端电子。离子能量分布函数在供电电极和接地电极处均为双峰分布，在类锯齿波情况下具有较大的不对称性和窄型分布。这些结果表明，选择的波形是非常关键的，同时实现最大的不对称性和等离子体密度在放电。
2021-11-23 physics.plasm-ph
Collisionless Bulk Electron Heating in Resonant Low-Voltage Capacitively Coupled Plasmas
Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Department of Physics, Indian Institute of Science（印度科学学院物理系）；School of Physical Sciences, UM-DAE Centre for Excellence in Basic Sciences, University of Mumbai（孟买大学基础科学卓越中心物理科学学院）
研究共振低压电容耦合等离子体中无碰撞功率吸收，发现体电子加热通过共振增强的射频电场、电子在势阱中的振荡及碰撞散射协同作用产生高能电子尾，显著提高电离率。
2026-06-08 physics.plasm-ph
Kinetic Interpretation of Resonance Phenomena in Low Pressure Capacitively Coupled Radio Frequency Plasmas
基于粒子数值模拟，揭示了电容耦合射频等离子体共振现象的动力学根源。通过对等离子体中热电子密度、冷电子密度、传导电流和位移电流等参数的时空分布的分析，揭示了鞘层膨胀过程中多束电子束形成的机理。高能量束电子和低能量体电子之间的相互作用被确定为在电流中的谐波的激发的物理起源。
2015-07-20 physics.plasm-ph
The effect of the driving frequency on the confinement of beam electrons and plasma density in low pressure capacitive discharges
采用Particle in Cell/Monte Carlo碰撞模拟和解析模型，研究了在几Pa的低压下工作的电容式射频氩等离子体中，改变驱动频率对等离子体密度和电子动力学的影响。与先前的假设相反，在这种非局部无碰撞的情况下，等离子体密度不遵循对驱动频率的二次依赖。相反，观察到在不同的驱动频率下的阶梯状增加。基于分析的功率平衡模型，结合电子动力学的详细分析，密度跳跃被发现是由电子加热模式从经典的$α$模式转变成低密度谐振加热模式，其特征在于在每个电极每个鞘层膨胀阶段产生两个高能电子束。这些电子束在没有碰撞的情况下通过主体传播，并与相对的鞘层相互作用。在低密度模式中，发现第二束在其塌陷期间撞击相对鞘。因此，大量的高能电子在电极处损失，导致与在较高驱动频率下观察到的经典$α$模式相比，束电子的约束较差。基于分析模型，这种调制的约束质量和相关的调制的能量损失的每电子在电极上被证明是导致等离子体密度的阶梯状变化。根据模拟结果分析了电极间隙、中性气体压力、电极的电子粘附系数和次级电子发射系数的变化对等离子体密度阶梯状增加的影响。
2015-01-29 physics.plasm-ph
Ion energy and angular distributions in low-pressure capacitive oxygen RF discharges driven by tailored voltage waveforms
我们调查的能量和角分布的离子到达电极在低压，电容耦合氧气射频放电。这些分布，以及独立控制的离子通量和离子能量的可能性进行了分析，为不同类型的激励：单和经典的双频，以及山谷和锯齿型波形。这些研究是基于动力学，基于粒子的模拟，揭示了这些放电的物理细节。条件涵盖弱碰撞高度碰撞域的离子传输通过电极鞘。分析模型也适用于了解的能量和角分布函数的功能。
2018-09-18 physics.plasm-ph
A kinetic-moment framework for electron energy dynamics in capacitively coupled plasmas: absorption, conversion, transport, and dissipation
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
本文提出了一种基于PIC/MCC模拟的动能-矩框架，用于研究电容耦合等离子体中电子能量的吸收、转换、传输与耗散过程，并揭示了非平衡等离子体中能量演变的机理。
2026-01-22 physics.plasm-ph
Sheath effects with thermal electrons on the resonance frequency of a DC-biased hairpin probe
本研究针对发夹探针鞘层介电常数等同真空的假设偏差问题，探究电子温度对直流偏置发夹探针鞘层介电及共振频率特性的影响，发现电子温度主导频率曲线形态，且峰展宽现象获实验验证。
2024-06-19 physics.plasm-ph
Revisiting the anomalous rf field penetration into a warm plasma
射频波不穿透等离子体，在等离子体中受到阻尼，波的电场和等离子体电流集中在表层等离子体边界附近。由于电子的热运动，电子可以将等离子体电流从皮肤层传输出去。结果，当考虑电子温度效应时，皮层的宽度增加。这种现象称为反常趋肤效应。射频电场的反常穿透不仅发生在横向传播到等离子体边界波（电感耦合等离子体）时，而且发生在沿等离子体边界传播的波（电容耦合等离子体）时。射频场的这种异常穿透改变了电容鞘层的结构。报道了电容鞘层非线性、非局部理论的最新进展。结果表明，分离的电场分布成指数和非指数部分产生一个有效的定性和定量描述的电感和电容耦合等离子体中的反常趋肤效应。
2005-06-15 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Electron tennis driven by radio-frequency electric fields in low-pressure plasma sources
本文详细分析了低压下射频电压波形激发的电容耦合等离子体鞘层区域内的电子轨迹。鞘层内的复杂特征在几个物理量中被识别，这些物理量是由在时空变化的电场的影响下的弹跳电子的轨迹雕刻的。开发的方法来解释的各种功能的表面过程的函数的生成，并确定不同起源的电子的轨迹。
2020-09-30 physics.plasm-ph
Development of Impedance Sheath Boundary Condition in Stix Finite Element RF Code
本文在Stix有限元射频代码中实现了基于Myra和D'Ippolito模型的有限阻抗鞘层边界条件，以模拟ICRF条件下的RF鞘层效应，并通过与已有结果验证其准确性。
2023-06-22 physics.plasm-ph
Electron power absorption dynamics in a low pressure radio frequency driven capacitively coupled discharge in oxygen
我们使用的一维面向对象的粒子在细胞的Monte Carlo碰撞代码oopd1探索的属性和起源的电场和电子功率吸收等离子体散装内的电容耦合氧气放电操作在10和100毫托的间隙距离为45毫米。考虑玻尔兹曼方程的矩量，研究了三个不同时间片上的电场特性以及时间平均的电场特性。在这些操作压力下，电子功率吸收明显不同。在不同的时间步长的电场的最相关的贡献来自压力项，双极和电子温度梯度项，以及欧姆项。这同样适用于电子功率吸收。在10和100 mTorr下，对电子功率吸收的相对欧姆贡献保持大致相同，而双极项对功率吸收有贡献，温度梯度项对100 mTorr下的电子冷却有贡献，而相反的情况在10 mTorr下适用。在100 mTorr的放电是弱电负性的，并且电子功率吸收主要是由于鞘层膨胀，而在10 mTorr的放电是强电负性的，并且电子功率吸收主要发生在电负性核心内，并且漂移双极模式占主导地位。计算值和模拟之间的协议是良好的电场和电子功率吸收的等离子体体内，并在塌陷鞘层区域的所有情况下考虑。
2021-02-05 physics.plasm-ph
Transport control of dust particles via the Electrical Asymmetry Effect: experiment, simulation, and modeling
电容耦合射频放电中微米级尘埃粒子空间分布的控制对于研究和应用都是相关的。通常，等离子体中的灰尘颗粒形成位于邻近底部电极的鞘边缘处的层。这里，讨论了通过应用特定激励波形（即，两个连续谐波）来操纵该分布的方法。调谐两个谐波之间的相位角θ允许通过电不对称效应（EAE）来调节放电对称性。绝热（连续）相移使尘埃粒子处于靠近下鞘边缘的平衡位置。它们的悬浮可以与电场分布相关。通过施加一个突然的相移的尘埃粒子之间的两个鞘通过等离子体体块和部分驻留在靠近上鞘边缘的平衡位置运输。因此，在散装区域的电位分布探测的尘埃粒子等离子体特性提供间接的信息。通过分析模型理解相应的运动，显示优化这种鞘到鞘运输的限制和可能的方法。根据直流自偏压的变化提供的运输的分类，并讨论了压力的依赖性。
2013-05-24 physics.plasm-ph
Plasma density and ion energy control via driving frequency and applied voltage in a low pressure capacitively coupled plasma discharge
采用粒子模拟/蒙特卡罗碰撞模拟方法研究了单频低压电容耦合等离子体（CCP）装置在不同射频电压和驱动频率下的动力学特性。一个操作制度被确定，其中对于一个给定的电压的等离子体密度被发现保持恒定的范围内的驱动频率，然后迅速增加的驱动频率的函数。这种模式转变的阈值频率以及恒定密度的值被发现随着所施加的电压的增加而增加。在恒定的密度范围内，对于给定的电压，鞘层宽度被视为作为增加的驱动频率的函数而增加，从而改变离子能量而不影响离子密度。因此，我们的参数研究表明，所施加的电压和驱动频率的双旋钮提供了一种手段，独立控制的密度和离子能量的低压CCP设备，可以有效地利用等离子体处理应用。
2018-06-18 physics.plasm-ph
On the Role of Metastable States in Low Pressure Oxygen Discharges
我们使用一维面向对象的粒子在细胞的蒙特卡罗碰撞代码{ \tt oopd 1}，探讨在10 - 200 mTorr的压力范围内的电容耦合氧放电中的电子加热机制的时空演变。在鞘层膨胀阶段，电子加热在鞘层附近最为显著。我们探讨了如何包括和排除由单重态亚稳态O $_2$（a $^1 Δ_{\rm g}$）和O $_2$（b $^1Σ_{\rm g}^+$）的脱离影响的加热机制，有效电子温度和电负性，在氧放电。我们证明，分离过程有一个显着的影响放电性能，特别是对于较高的压力。在10 mTorr时，时间平均的电子加热主要表现为等离子体块体（电负性核心）中的欧姆加热，并且在更高的压力下，等离子体块体中没有欧姆加热，即鞘层区域中的电子加热占主导地位。
2016-12-15 physics.plasm-ph
Controlling the Density of Plasma Species in Ar/CF4 Radiofrequency Capacitively Coupled Plasma Discharges
在这篇手稿中，流体模型被用来计算假设几何对称的Ar/CF 4辐射电容耦合等离子体的等离子体物种的密度。电极由振幅为200 V、频率为13.56 MHz的正弦波形驱动。电极之间的间隙为5cm。的等离子体物种密度计算作为一个功能的气体压力，电子温度，和气体成分。在最近的实验结果，$CF^+_3$和F的一个很好的协议是占主导地位的所有考虑的模拟参数。结果解释了进行原子层蚀刻和纳米层沉积工艺的途径。为了揭示电子加热对放电动力学的影响，将时空电子能量方程耦合到流体模型中。已经发现，调整驱动电位可以控制某些等离子体物质的浓度。当以基频驱动等离子体时，欧姆和随机加热允许电子被对称地加热。高次谐波引起供电和接地护套之间的电不对称性和电子加热不对称性。电子温度取决于驱动的谐波;它调整增益和损耗率和一些等离子体物种密度。
2023-03-27 physics.plasm-ph
Breakdown modes of capacitively coupled plasma II: unsustainable discharges
本文利用一维隐式 PIC/MCC 模拟纯氩极低压高频 CCP 放电，识别正常失效、偏压失效和逃逸失效三类不可持续放电机制，为确定可持续参数和避免工业损失提供依据。
2023-12-09 physics.plasm-ph
Kinetic simulation of the sheath dynamics in the intermediate radio-frequency regime
本文研究了中等射频范围内的时间调制等离子体边界鞘层的动力学，其中所施加的射频和离子等离子体频率是可比的。采用两种动力学模拟程序，并对它们的结果进行了比较。第一个代码是一个众所周知的计划，粒子在细胞与蒙特卡罗碰撞（PIC/MCC）的实现，并模拟整个放电，一个平面的射频电容耦合等离子体（RF-CCP）与一个额外的加热源。第二个代码是基于最近公布的计划Ensemble-in-Spacetime（EST），它只解决鞘层，并需要时间分辨的电压和离子通量进入鞘层作为输入。离子惯性导致鞘层电荷-电压关系的时间不对称性（滞后），也发现其他离子渡越时间effects.这两个代码是在很好的协议，无论是相对于鞘层的空间和时间动态，相对于在电极上的离子能量分布。它的结论是，EST计划可以作为一个有效的后处理器流体或全球模拟和测量：它可以快速，准确地计算离子分布函数，即使没有真正的动力学信息。
2013-05-29 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Electric field non-linearity in very high frequency capacitive discharges at constant electron plasma frequency
采用自洽粒子模拟方法研究了恒定电子等离子体频率下，驱动频率对低压对称电容耦合等离子体（CCP）放电中电场非线性、电子加热机制和电子能量分布函数（EEDF）的影响.在氩气中，在1 Pa的气压下，对于3.2 cm的放电间隙，驱动频率从27.12 MHz变化到100 MHz。模拟结果提供了一个恒定的电子响应时间的CCP系统中的高次谐波产生的洞察。给出了不同驱动频率下电子加热的时空演化和空间时间平均。仿真结果表明，电场的非线性随着驱动频率的增加而增加，同时高次谐波含量也随之增加。在较高的驱动频率下，除了鞘层边缘附近的电子加热和冷却外，<J.E>在体等离子体中还观察到了正电子。EEDF示出了随着驱动频率增加，中能量范围电子的数量增加，从而将EEDF的形状从双麦克斯韦改变为接近麦克斯韦。对于电极表面上的恒定离子通量，观察到随着驱动频率的增加，离子能量减少一半以上。
2019-09-23 physics.plasm-ph
Ion energy distribution functions behind the sheaths of magnetized and non magnetized radio frequency discharges
研究了磁场对电容耦合射频放电特性的影响，发现磁场的影响是显著的。一维粒子模拟表明，几何对称放电可以通过施加空间不均匀的磁场来不对称化。这种效应类似于最近发现的电不对称效应。这两种效应都是独立作用的，它们可以在同一方向上起作用，也可以相互补偿。电极处的离子能量分布函数也受到磁场的强烈影响，尽管只是间接影响。场不影响护套本身的动力学，而是影响其操作条件，即，通过它的离子通量和电压降。为了支持这一解释，粒子在细胞的结果与最近提出的时空算法的结果进行了比较。虽然该方案只解决鞘层和忽略磁化，它是能够再现离子能量分布函数具有非常好的精度，无论是否放电磁化或不。
2014-03-18 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Effects of fast atoms and energy-dependent secondary electron emission yields in PIC/MCC simulations of capacitively coupled plasmas
在大多数射频电容耦合等离子体（CCP）的PIC/MCC模拟中，进行了几种简化：（i）不追踪快中性粒子，（ii）忽略重粒子诱导的激发和电离，（iii）不考虑由于中性粒子碰撞而从边界表面发射的次级电子，以及（iv）假定次级电子发射系数为常数，即与入射粒子能量和表面条件无关。在这里，我们的问题的有效性，这些简化的条件下，典型的等离子体处理应用。我们研究的影响，包括快中性粒子和使用现实的能量依赖的次级电子发射系数的离子和快中性粒子在模拟的CCP在氩气中工作在13.56 MHz和中性气体压力在3 Pa和100 Pa之间。我们发现一个强大的等离子体密度和离子通量的电极在大多数条件下，如果这些过程中包括现实的模拟增加。鞘层的宽度被发现是显着较小的，并发现在高压下的高电压振幅的模拟发散与实验结果的定性协议。通过在模拟中打开和关闭各个过程，我们确定了它们对电离动力学和等离子体参数的单独影响。我们的结论是，快中子和能量依赖的次级电子发射系数必须包括在模拟的CCP，以产生现实的结果。
2015-02-05 physics.plasm-ph
A computationally assisted spectroscopic technique to measure secondary electron emission coefficients in radio frequency plasmas
本文提出了一种测量电容耦合射频等离子体中次级电子发射系数的计算辅助光谱技术（$γ$ -CAST）。这种非侵入性的、灵敏的诊断是基于相位分辨光发射光谱和基于粒子的动力学模拟的组合。在这样的等离子体中（在正电性气体中的大多数条件下），时空分辨的电子碰撞激发/电离速率具有在每个RF周期内的不同时间邻近每个电极的两个不同的最大值。虽然一个最大值是由于鞘膨胀导致的电子的能量增益的结果，但是第二个最大值是由在相邻鞘上的最大电压降时由鞘电场朝向等离子体体块加速的次级电子产生的。由于这些不同的激发/电离机制，这些最大值的强度比对次级电子发射系数$γ$非常敏感。这种灵敏度又允许通过比较实验激发曲线和用各种$γ$系数获得的模拟数据来确定$γ$。诊断，在这里测试的几何对称的氩气放电，产生一个有效的次级电子发射系数$γ= 0.066 \pm 0.01$的不锈钢电极。
2016-04-11 physics.plasm-ph
Electron heating via the self-excited plasma series resonance in geometrically symmetric multi-frequency capacitive plasmas
等离子体串联共振（PSR）振荡的自激发在电容耦合射频（CCRF）等离子体中电子加热动力学中起着重要作用。采用PIC/MCC模拟和基于等效电路的理论模型相结合的方法，研究了在多个连续谐波驱动下几何对称CCRF等离子体中PSR振荡的自激发及其对电子加热的影响.放电对称性通过电不对称效应来控制，即通过改变谐波的总数并调节它们之间的相移。它表明，PSR振荡将在对称和不对称的条件下，如果（i）的电荷-电压关系的等离子体鞘层偏离一个简单的二次行为，如果（ii）的电感等离子体体块表现出时间调制。这两种效应被忽略了到现在为止，但我们表明，它们必须包括在模型中，以正确地描述非线性串联谐振电路和重现PSR振荡，这是观察到的电子电流密度从几何对称CCRF等离子体模拟的自激。此外，PSR自激对放电电流和等离子体特性，如电位分布的影响，说明通过应用傅立叶分析。在整个频谱中的高频振荡的应用频率和本地电子等离子体频率之间的观察。因此，电子加热强烈增强PSR振荡的存在。
2016-02-11 physics.plasm-ph
Nonlocal dynamics of secondary electrons in capacitively coupled radio frequency discharges
在电容耦合射频（CCRF）放电中，等离子体和表面边界的相互作用与各种与工艺过程高度相关的现象有关。一种可能的等离子体-表面相互作用是产生次级电子（SE），当在鞘层电场中加速时，其显著影响放电。然而，SE，特别是电子诱导SE（$\updelta$ -电子），经常被忽略的理论和模拟。由于在表面有效产生$\updelta$ -电子的相对高的阈值能量，它们的动力学与离子诱导的SE（$\upgamma$ -电子）的动力学密切相关并纠缠。因此，必须在纳秒时间尺度上实现对电子动力学的基本理解，并且必须隔离不同电子组的影响。这项工作利用$1d3v$粒子在细胞/蒙特卡罗碰撞（PIC/MCC）模拟的对称放电在低压制度（$p\,=\, 1\,\rm{Pa}$）与现实的电子表面相互作用的二氧化硅。一个诊断框架，隔离的电子分为三组（“散装电子”，“$\upgamma$ -电子”，和“$\updelta$ -电子”），以分析和讨论它们的动力学。电极间隙尺寸$L_\mathrm{gap}$的变化，然后提出作为一种控制工具，以改变放电的动态显着。结果表明，这种控制的结果在两个不同的制度，低和高等离子体密度，分别。这两个制度的基本电子动力学的解释，这需要一个完整的分析开始在全球参数（例如，密度）下降到单个电子轨迹。
2023-03-27 physics.plasm-ph
Influence of External Magnetic Field on Dust$-$Acoustic Waves in a Capacitive RF Discharge
本文报道了$-$自激尘埃声波在磁化射频放电等离子体中的传播特性。在尘埃等离子体中，当在约束势阱中加入更多的粒子后，可以自发激发出DAW，并发现DAW沿离子流方向传播。这种低频模式的自发激发是可能的，由于不稳定性与通过尘埃颗粒介质的离子流。背景电场和中性气压决定了激发态直驱波的稳定性。外磁场的强度对直拉丝的特性有很大的影响。强度为B $<$ 0.05 T的磁场仅在中等功率和中等气压下（P = 3.5 W和p = 27 Pa）改变尘埃等离子体中的波的传播特性。发现当磁场B $>$大于0.05 T时，直声表面波开始衰减，当磁场B $\sim$大于0.13 T时，直声表面波完全衰减。在将功率和压强分别降低到3W和23Pa后，在没有B的情况下激发的DAW稍微不稳定。在这种情况下，磁场仅稳定和修改了DW的传播特性，而B的强度增加到0.1 T或甚至更高。外磁场对粒子鞘层电场的影响是磁化射频放电等离子体中直序波导发生衰减的主要原因。
2019-09-29 physics.plasm-ph
Electron dynamics in planar radio frequency magnetron plasmas: I. The mechanism of Hall heating and the μ-mode
研究通过解析模型与ECCOPIC1S-M模拟揭示磁增强电容耦合等离子体中由Hall电流和E×B漂移导致的新型RF加热机制，并命名为μ-mode。
2022-11-09 physics.plasm-ph
Effect of gas pressure on plasma asymmetry and higher harmonics generation in sawtooth waveform driven capacitively coupled plasma discharge
本研究通过PIC模拟探究锯齿波驱动对称电容耦合等离子体中气体压力对等离子体不对称性及高次谐波的影响，发现压力升高降低空间不对称性并抑制高次谐波，且二次电子发射影响可忽略。
2024-09-20 physics.plasm-ph
Frequency-dependent electron power absorption mode transitions in capacitively coupled argon-oxygen plasmas
本研究结合PROES测量与PIC/MCC模拟，探究了不同射频频率下氩氧CCP的电子激发动力学，划分出三个频率区间的激发模式，并量化了欧姆项与双极项对电子功率吸收的频率相关贡献。
2023-07-19 physics.plasm-ph
Simulation Studies of Resonant Excitation of Electron Bernstein Waves in Capacitive Discharges
School of Physical Sciences, UM-DAE Centre for Excellence in Basic Sciences, University of Mumbai（孟买大学基础科学卓越中心物理学院）；Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
本研究通过模拟探讨了弱磁场条件下等离子体电容放电中电子伯恩斯坦波的共振激发现象，揭示了磁场强度变化对放电对称性及电子伯恩斯坦波传播的影响。
2026-05-19 physics.plasm-ph
Electron neutral collision frequency measurement with the hairpin resonator probe
在27 MHz平行板电容耦合等离子体（CCP）中，用接地和浮动发夹谐振器探针测量了电子中性碰撞频率。在Ar、He和Ar-He气体混合物中，操作条件为0.1-2 Torr（13.3-267 Pa）。该方法将发夹探针视为浸没在电介质中的双线传输线。在压力和鞘层校正过程中，通过扫描假设的碰撞频率，以获得测量的碰撞频率，应用最小化方法。混合等离子体设备模块（HPEM）的模拟结果进行了比较，并显示出良好的一致性。
2017-03-27 physics.plasm-ph
Influence of ICME-driven Magnetic Cloud-like and Sheath Region induced Geomagnetic Storms in causing anomalous responses of the Low-latitude Ionosphere: A Case Study
本研究发现2021年10月31日弱地磁暴期间印度低纬电离层异常增强，主要归因于非波动南向行星际磁场及穿透电场与极向中性风的协同作用，而非暴强度本身。
2024-12-19 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.ao-ph
Electron dynamics in planar radio frequency magnetron plasmas: III. Comparison of experimental investigations of power absorption dynamics to simulation results
本文利用相位分辨光发射光谱并结合二维PIC模拟，研究低压氩气电容耦合射频放电中类磁控管磁场下的电子功率吸收动力学。
2022-11-10 physics.plasm-ph
Nonlinear Power Absorption in CCRF Discharges: Transition from Symmetric to Asymmetric Configurations
本研究通过1d3v粒子模拟分析几何不对称性对CCRF放电电子功率吸收的影响，发现非对称构型中鞘层膨胀引发电子束加速和等离子体串联共振，增强非线性功率吸收，而对称构型能量传递更平衡，表明放电几何是反应堆设计的关键参数。
2025-04-28 physics.plasm-ph
Spatial symmetry breaking in single-frequency CCP discharge with transverse magnetic field
对于诸如微电子制造之类的许多工业过程，通常期望对撞击在浸没在等离子体中的物体上的离子的通量和能量进行独立控制。我们证明，这些量的同时控制是可能的，通过适当选择的静态磁场平行于平面电极施加在一个标准的单频电容耦合等离子体装置。我们的粒子在细胞中的模拟表明，鞘层宽度减少60%（提高离子能量的控制）和四倍增加的离子通量在电极上的结果，由于环境磁场的离子和电子动力学的改变。粒子动力学的详细分析，并提出了该装置的最佳操作参数进行了讨论。本技术提供了对常规的基于双频的设备的简单且有吸引力的替代方案，常规的基于双频的设备通常遭受由频率耦合和电磁效应引起的不期望的限制。
2018-07-31 physics.plasm-ph
Electron power absorption in micro atmospheric pressure plasma jets driven by tailored voltage waveforms in He/N$_2$
在大气压电容耦合微等离子体射流中，电压波形剪裁（VWT）被证明可以提供对电子能量分布函数（EEDF）的最终控制，其允许通过控制电子功率吸收动力学来增强和调节所选中性物种的产生。然而，在基本层面上，VWT的这些影响的物理起源仍然不清楚。因此，在这项工作中，电子功率吸收动力学的研究在He/N $_2$射流与氮浓度为0.05\%驱动的谷波形在基频为13.56 MHz的不同数量的谐波使用自洽的粒子在细胞模拟耦合的时空分辨分析的电子功率吸收的动量平衡方程的基础上。由于在大气压下的传输的局部性质，欧姆功率吸收占主导地位。增加谐波的数量，由于激励波形的特殊形状，接地电极处的鞘层塌陷相对于通电电极处的鞘层塌陷缩短。因此，为了确保该电极处的电子和正离子的通量补偿，在该短鞘层塌陷时驱动高电流通过放电。该电流由高欧姆电场驱动。在靠近接地电极处，电子密度低，电场高，电子被加速到高能量，观察到强电离以及局部电子密度最大值的形成。该电子密度最大值导致局部双极电场，其充当电场反转并将电子加速到甚至更高的能量。详细了解这些效应，从根本上解释VWT在等离子体中用于EEDF控制的独特潜力。
2021-06-06 physics.plasm-ph
An Implicit Time-Domain Harmonic Balance Method for Radio-Frequency Capacitively Coupled Plasma Simulations
Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Shenzhen Research Institute, Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学深圳研究院）
该研究将时域谐波平衡方法扩展用于射频电容耦合等离子体模拟，采用时空算子分裂策略避免全局雅可比矩阵内存密集组装，经基准验证，其结果准确，能绕过物理瞬态，相比传统方法有显著加速，确立了高效模拟范例。
2026-07-24 math-ph math.MP physics.flu-dyn
