Іонно-плазмові системи з комбінованими електричними і магнітними полями для мікро- і нанотехнологій

Анотація

Огляд присвячено дослідженням процесів генерації та транспортування іонних потоків у плазмових системах з комбінованими електричними і магнітними полями, які широко використовуються в технологіях іонно-плазмової обробки поверхні. Вивчено процеси виникнення та інтегральні характеристики газових розрядів у пристроях з комбінованими електричними (постійним, високочастотним, потенціальним, вихровим) і магнітними (постійним, змінним) полями на базі планарного магнетронного розряду в прискорювальному і плазмовому режимах, ВЧ-індукційного розряду, комбінованих індукційно-ємнісного і індукційно-магнетронного розрядів. Наводяться аналітичні вирази для енергетичної ціни іона і коефіцієнта іонізації для ансамблю електронів  з різною функцією розподілу по енергіях і розраховано криві запалювання і пробою трьох типів газового розряду постійного струму в магнітному полі. Експериментально і теоретично доведено змінювання рівноважної температури плазмових електронів у планарному магнетронному розряді через існування групи високоенергетичних електронів, густина яких залежить від питомої потужності в розряді. Ця залежність визначає вольт-амперну характеристику розряду при низькому тиску робочого газу. Експериментально встановлено і теоретично обґрунтовано принципову роль асиметрії електродів у енергобалансі ВЧ індукційно-ємнісного розряду, її вплив на сумарну енергетичну ціну іона і енергетичну ефективність плазмових реакторів  і джерел іонів, визначено енергетично оптимальні співвідношення площ електродів залежно від енергії іонів. Проведено систематизацію процесів генерації та транспортування іонних потоків у плазмових системах з комбінованими ЕН полями на основі дрейфової теорії, визначено загальні параметри подібності та закономірності іонно-плазмових систем на основі фундаментальних положень фізики газового розряду, низькотемпературної плазми і законів збереження частинок, імпульсу і енергії.