等离子体浸没离子注入(PIII)过程中初始离子阵鞘层尺度内各物理量的时空演化  

Temporal Evolution in an Ion-matrix Sheath During Plasma Immersion Ion Implantation

作　　者：黄永宪[1] 田修波[1] 杨士勤[1] 黄志俊[1] Ricky Fu Paul K.Chu 

机构地区：[1]哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室,黑龙江哈尔滨150001 [2]香港城市大学物理及材料科学系

出　　处：《真空科学与技术学报》2005年第2期115-119,共5页Chinese Journal of Vacuum Science and Technology

基　　金：国家自然科学基金(10345003和50373007)资助

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较新的、廉价的、非视线的技术。靶体被浸没在等离子体中,等离子体中的离子在靶体负脉冲偏压的作用下注入靶体而实现材料的表面改性。为了描述等离子体浸没离子注入过程,我们引用了一维粒子模型(PIC)对其进行了数值模拟,该模型通过求解空间电势的Poisson方程,电子的Bolzmann分布以及离子在网格中受力运动的Newton运动方程来完成。本文重点研究了一个初始离子阵鞘层内电势、离子浓度、离子注入靶体的速度和动能以及离子流密度的时空演化规律。Plasma immersion ion implantation(PIII) has proven to be a low cost and high efficient surface modification technique to treat complex shaped objects.The target is immersed in a plasma,and the ions,extracted from the plasma directly,are accelecrated and then implanted into the surface by applied negative high-voltage pulses to the target.In order to describe the implantation dynamics,the plasma sheath has been studied by the particle-in-cell(PIC) simulation through the solution of the Poisson's equation,the Bolzmann's approximation for the electrons and the Newton's equation of the movement of ions in the grid.The temporal evolution in matrix sheath including the potential,ion density,ion velocity,kinetic energy and ion current density is paid more attention.

关 键 词：等离子体浸没离子注入 离子注人 鞘层 子阵 PⅢ 物理量 Poisson方程 材料表面改性 Newton 时空演化规律 离子流密度 脉冲偏压 数值模拟 粒子模型 求解空间 运动方程 离子浓度 靶体 电势 一维 电子 动能 

分 类 号：O53[理学—等离子体物理] TG174.444[理学—物理]