Hannover 2016 – wissenschaftliches Programm
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P: Fachverband Plasmaphysik
P 16: Theory and Modelling II
P 16.1: Fachvortrag
Mittwoch, 2. März 2016, 14:30–14:55, b302
Elektronenheizung in CCPs: Ein thermodynamisches Bild — •Ralf Peter Brinkmann — Ruhr-Uni Bochum
Die Elektronenheizung in kapazitiv gekoppelten Hochfrequenzplasmen wird auf Basis eines ”quasi-thermodynamischen” Modells untersucht.
Die Grundlage bilden fluiddynamische Gleichungen der Elektronendynamik, nämlich die Kontinuitätsgleichung, die Bewegungsgleichung, und die Energiebilanzen für die parallele und senkrechte Temperatur.
Weiterhin wird auch eine Bilanzgleichung für die Entropie betrachtet.
Elektrische und Druckkräfte sowie die elastische Wechselwirkung mit dem Hintergrundgas werden berücksichtigt; Ionisation und chemische Reaktionen werden vernachlässigt. Die Kopplung an eine gegebene stationäre Ionendichte erfolgt konsistent durch die Poisson-Gleichung.
Unter den Annahmen, dass die Debyelänge λD klein ist gegenüber der Schichtdicke l, und die treibende Hochfrequenz ωRF klein gegenüber der Elektronenplasmafrequenz ωpe wird eine asymptotische Entwicklung im Kleinheitsparameter є =λD/l ∼ ωRF/ωpe is durchgeführt. Dieser Ansatz liefert einen expliziten Ausdruck für das elektrische Feld, das sog. Smooth Step Model (SSM) – welches sowohl im unipolaren wie im ambipolaren Bereich der Entladung gültig ist. Multiplikation mit der Stromdichte und Integration über den Schichtbereich liefert einen Ausdruck für die in der Randschicht dissipierte Energie als Summe von ohmscher und stochastischer Heizung.
Ein Vergleich mit klassischen
thermodynamischen Kreisprozessen erweist sich als instruktiv.