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微波等离子体

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微波等离子体
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低温非平衡等离子体是多种等离子现象的基础。如：表面修整、杀菌、刻蚀和薄膜沉积等。等离子源在许多工业处理中是一个非常重要的工具，如在集成电路生产中。在近几年内，由于对不同压力范围内高密度等离子体的需求促使了微波等离子源的发展和使用。应用于CST的大型三维ECAD马飞亚软件包的有限积分技术（Finite Integration Technique - FIT) 被证明在计算如SLAN系列这样的复杂微波系统中是一个非常有效的工具。CST微波工作室（版本4）可将等离子体作为色散材料来处理。

SLAN系列和其他等离子源是由德国Microstructure Research Centre (fmt)开发的，并由JE PlasmaConsult GmbH负责经销。

微波等离子源mSLAN中的电场分布（SLAN系列中最小的一个）

马飞亚仿真使我们： SLAN系列包含四种不同的等离子源： mSLAN (4cm石英管直径), SLAN I (16cm石英管直径), SLAN II (60cm石英管直径)及一个线形SLAN（约1米长）。这些等离子源均用于表面处理（刻蚀坚硬层、改善生化兼容性、增强色黏附性等）、碳表面的金刚石硬化处理和有害气体的裂解。

Microstructure Research Centre (fmt)研制开发等离子源和离子束流源。研发重点为等离子诊断、模拟和处理技术。

JE PlasmaConsult GmbH 提供先进的等离子和离子源、等离子系统和等离子处理工艺及广泛的工业应用服务。
功率耦合
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左图是由激光荧光谱仪（LIF）在SLAN I内腔中测得的受激氧基的分布。右图为马飞亚W3频域模块所得的仿真电场分布。其中将实验中所测的等离子体作为有耗等离子体用于仿真中。可见两者的分布是很接近的。

左图：O2等离子体CCD照片（20Pa，2000W微波功率， 频率2.45GHz。O*空间分布845nm线。

右图：SLAN I内腔中O2等离子体电场仿真分布（仿真采用介电常数实部-1.7，电导率0.017S/m。实际等离子体参数：ni=2x1011 cm-3，60Pa，Te=2eV，nen=7.15x108s-1）。
阻抗匹配
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SLAN等离子源的阻抗匹配可以通过移动耦合天线和短路活塞的位置来实现。后者可使环形谐振腔中的场旋转。用马飞亚T3模块对旋转进行了仿真。场的变化与在实验中观察到的是一致的。

改变mSLAN短路活塞的位置…

...使得环形谐振腔中的场旋转从而达到等离子源的阻抗与馈源系统的阻抗相匹配。
等离子体均匀度
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利用马飞亚4的本征模求解器对SLAN I环形谐振腔中的场分布进行了改善。在对等离子体密度的测试中证实这点。

SLAN I内腔横截面上电场强度 (f=2.45 GHz)。改善之前(左图)和改善之后(右图)

SLAN I中角向电子相对密度。改善之前(黄色)和改善之后(绿色)。等离子体参数：氩气50Pa, 550W微波功率（2.45GHz）。测量点：下游6cm，离石英管内侧2cm。双Langmuir探头。测得的最大密度为ne=6x1011 cm-3。

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