口头报告大尺寸复杂几何空间等离子体放电输运仿真研究
编号：348
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更新：2024-04-18 22:45:24 浏览：148次
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摘要
高功率磁控溅射技术提升了等离子体离化率，从而强化了空间背景场，尤其是电磁场对沉积离子作用，进而影响制备膜层结构与性能。随着溅射靶基距、真空室尺寸进一步增大，多靶共溅、多源耦合、辅助阳极、偏压等使真空结构也更加复杂，不同位置背景场差异较大，导致离子特性检测更加困难，现有仿真技术也出现边界失真和收敛困难的问题。为此，本文利用具有高几何适用性的流体模型构建大尺寸仿真域并精确设置复杂边界，并利用具有强收敛性的粒子网格/蒙特卡罗（PIC/MCC）方法跟踪带电粒子在非均匀电磁场下的运动，建立了流体-PIC/MCC混合仿真模型。利用该模型对大尺寸圆形真空室内平面阴极的放电过程进行了试算，发现非均匀电磁场促使等离子体呈现出与其一致的分布特征，同时非均匀等离子体亦导致基片和真空室壁边界形成自偏压，反映了真空室尺度下空间电磁场与等离子体的相互作用。对等离子体的演化过程进行分析，发现等离子体能够在放电区域形成稳定聚集并在0.3 μs达到收敛，相对单一的流体模型和PIC/MCC方法，展现出杰出的运行速度和收敛性。根据德拜长度对计算网格进行了修正，进一步提高了模型的计算性能，发现在计算结果一致时，模型的运行速度提高了30%，同时收敛进程压缩至0.26 μs。
关键词
大尺寸复杂几何空间，流体-PIC/MCC混合仿真模型，放电输运特性，计算性能
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