Hannover 2016 – wissenschaftliches Programm
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P: Fachverband Plasmaphysik
P 9: Theory and Modelling I
P 9.3: Vortrag
Dienstag, 1. März 2016, 15:25–15:40, b305
Globales Model für die Charakterisierung von mikrowellengetriebenen ICP-Quellen — •Horia-Eugen Porteanu — Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik, 12489 Berlin, Germany
Induktiv gekoppelte Plasmastrahlquellen bis 2.45 GHz versprechen eine effiziente Generation von monoatomaren Sauerstoffatomen, wie sie z. B. für die ”Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition” interessant sind. Eine derartige Quelle wurde als Doppel-ICP-Resonator realisiert. Das Sauerstoff-Plasma wird induktiv mit Mikrowellen in einem Quarzrohr geheizt. Das Plasma ändert die Schwingungsmoden und die Resonanzfrequenzen der Quelle. Deshalb wurde eine grundlegende Analyse durchgeführt, um die optimale Anregung zu finden. Mit Hilfe eines ”pump-probe” Experiments lassen sich die elektrischen Plasmaeigenschaften messen. Ein Mikrowellensignal mit fester Frequenz und große Leistung (20 – 40 W) prägt einen gewissen Zustand im Plasma ein. Ein zweites Mikrowellensignal mit kleinerer Leistung (< 1 mW) durchfährt einen Frequenzbereich und tastet die komplexen Reflexionskoeffizienten am Eingang des Resonators ab. Die gemessenen, sogenannten ”hot-S-Parameter”, interpretiert im Rahmen eines globalen Models, lassen auf die Plasmaparameter: Elektronendichte ne und Streufrequenz ν schließen. Ein 3D Model der Quelle, betrachtet das Plasma als homogenes Medium, definiert durch die Drude-Leitfähigkeit. Das Model berechnet die Resonanzkurven für verschiedene Plasmaparameter. Aus dem Vergleich mit den gemessenen Kurven für Ar und O2 findet man Elektronendichten um 1019 m−3 und Streufrequenzen um 1 GHz.