容量結合プラズマ(CCP)の1次元シミュレーション
プラズマのシミュレーションのベンチマークとも言うべきCCPの1Dシミュレーションです.
条件は放電周波数13.56MHz、印加電圧400V、電極間距離 50mm、圧力50mTorrです.
電位の位相変化: z=0の位置が電極で振幅400Vの交流電圧が 印加されています.位相変化にもかかわらず バルク(中央の領域)は常に0以上の電位が 維持されているのに注目してください. |
電場の位相変化: 電位の勾配(変化量)が電場です.電位の変化に 追随して大きさが変化しています. バルクでは 電場がほとんど0で 電気的中性が保たれているのが分かります. |
電子密度の位相変化: 電子は電極付近の電位が上がった時のみ 電極に侵入できます. イオンと比べて軽いため左右に振られています. |
イオン密度の位相変化: イオンは電子に比べて重いのでほとんど動きません. 壁面付近でも壁面に入射するイオンのため 密度を持っています. |
電子温度(エネルギー)の変化: 位相変化に合わせてシース端で大きなエネルギーを 持つことが分かります. これがCCPの 放電維持機構の一つである統計加熱 (フェルミ加熱)です.(波乗り効果ともいう) シースの振動により電子が加速されます. |
イオン温度(エネルギー)の変化: イオンはやはり重いので位相変化はあまり受けません. シースの時間平均電位に加速されて壁面に入射して いくためシース内でのみエネルギーを持っています. |