Technical Papers and Presentations

在半导体增材制备的过程中，磁控溅射，使用电离的氩离子轰击靶材形成等离子气团，进而扩散转移到晶圆表面是一种常见的增材加工工艺。许多的MEMS应用和先进封装技术中常会通过偏转靶材和衬底的相对夹角进行溅射镀膜，从而形成特殊的台阶覆盖。传统来说，上述过程的工艺仿真（TCAD）往往是以变形网格耦合定向的靶材通量实现镀膜形貌的仿真；然而，变形网格的方法难以仿真封闭微腔（不连通的新域）形成，定向的靶材流体通量忽略了镀材的扩散运动在背向镀膜侧的镀材沉积。 使用COMSOL Multiphysics，我们提出了一种求解等离子体/稀释气体的流体场通量 ... Read More

通过COMSOL多物理场仿真软件，采用磁流体近似模型，进行等离子体模型建立时，首先建立二维轴对称几何模型，定义内置材料，设置等离子体内部反应方程式以及边界条件，其次进行网格剖分，最后通过研究和计算，得出仿真结果，从而对一维绘图和二维绘图进行研究。 在对等离子体模块进行学习过程中，学习COMSOL案例库中等离子体模块中直流放电“positivecolumn2d”模型和电感耦合等离子体“argongecicp”模型，对自己理解等离子体模块帮助很大。 此项关于等离子体破缺性研究的过程中，使用等离子体模块，根据不同的内部气体压强的变化 ... Read More

微波等离子体化学气相沉积技术（MPCVD）是一种用于薄膜沉积的技术，主要用于制造高质量的薄膜和涂层。这项技术包括：（1）使用微波激发等离子体（通常在2.45GHz或915MHz）。（2）等离子体中的气相反应与表面反应。（3）不同工艺参数下的沉积过程。在COMSOL案例库中“微波腔等离子体反应器”（ID:115681）该模型搭建了微波与等离子体之间的桥梁。我们希望在此基础上解决气相反应与表面反应，并对沉积过程进行初步分析。 我们模拟了这样一个状态，即在微波等离子体过程达到稳态后，利用此时的电磁参数与等离子体参数，作为化学气相沉积的初始条件与边界条件 ... Read More

气体传感器在公共安全、环境监测等领域得到了广泛的应用。其中，电离气体传感器因其响应速度快、灵敏度高等优点而受到青睐。然而，电离气体传感器的应用面临着降低工作电压和减小器件尺寸等要求。因此，微纳尺度下的电离气体传感器的研究日益受到关注。本文利用COMSOL 的等离子体模块对大气压下微纳尺度针-板结构的负直流电晕放电的电学特性和放电等离子体特性进行了建模仿真。研究了电极结构、环境因素等对微纳尺度下负电晕放电发展过程和特性的影响。所得结论对微尺度电离气体传感器的优化设计具有一定的参考意义。 Read More

电磁辐射对燃油危害是加油站、炼油厂、油气基地等大型设施禁用手机和其他无线通讯设备的重要原因。不同于静电对燃油蒸气的危害，本文的研究重点在于分析不同频率下的射频放电击穿特性。基于射频等离子体鞘层模型，通过多物理场仿真，分析了12M~300MHz频率下的氩气射频放电过程。仿真结果表明，当激励频率大于雪崩击穿临界频率时，两侧极板附近会形成随激励周期变化的鞘层区，中心区域为准电中性的等离子体区。同时，当激励频率远小于等离子体频率时，鞘层会促进极板附近的γ电离过程；随着频率增大，鞘层特性会逐渐退化，而中心区域的α电离过程会增强。此外，放电特性曲线表明，频率越高，板间放电电压越小 ... Read More

摘要 目的：大气压非平衡等离子体技术在食品安全方面凸显巨大潜力。探究空气 DBD 等离子体对苹果表面细菌生物膜的影响。方法：利用 COMSOL 软件建立二维空气 DBD 仿真模型，通过设定细菌生物膜的电导率和介电常数，并结合泊松方程，计算整个空间的电场，利用等离子体输运方程实现粒子在苹果表面和电极之间的自洽传输，利用能量守恒方程计算电子温度。结论：(1) 传播特性表明当流注头部与生物膜的距离 1mm 时生物膜附近的电离有助于负流注的传播。(2) 生物膜的结构导致了 ROS 和 RNS (通过通量 flux 和时间流量 time fluence 反映)的非均匀分布。 ... Read More

随着钛合金、镍基高温合金、金属间化合物等新材料的广泛应用，其本身高强高硬、高温性能优异等特点对传统切削加工带来了刀具寿命的挑战。为此，放电加工如电火花加工、电弧加工等非接触式加工得到了越来越广泛的应用。放电加工利用高温等离子体熔化甚至汽化工件，形成蚀坑达到材料去除的目的。为了评估放电加工对工件材料的影响，本模型以钛合金的电弧放电为例，利用COMSOL的传热模块和固体力学模块为基础，搭建了单次放电材料蚀除过程和残余应力预测模型，模型在传热模块中考虑了材料的物态变化。模型通过变形几何模块，用热量驱动边界移动，模拟等离子体加热熔化汽化材料的过程 ... Read More

我们分别使用一个 2D 等离子体射流模型和一个 1D 放电模型来研究了脉冲等离子体射流中 OH 自由基的产生机理。对处于空气环境下的等离子体射流，我们发现产生 OH 自由基的反应主要有 H2O 的电子碰撞电离，H2O+ 的电子中和以及 H2O 被 O（1D）分解。其中 H2O 的电子碰撞电离所占比例最大。工作气体中额外的 N2，O2，空气和 H2O 使得管外的 OH 自由基密度有了少量提升，这也是由Penning电离产生的更多的电子引起的。另一方面，所增加的 O2 和 H2O 也大大增加了管内 OH 的密度，这分别是由于O（1D）浓度和 H2O 浓度的上升。在脉冲关闭时 ... Read More

为了探究新型环保气体中流注的产生机理和发展过程，为局部放电的光学检测和可靠诊断提供理论基础，通过 COMSOL 仿真直流电压下 C4F7N/CO2 混合气体中针板模型一次流注到 二次流注的放电过程，将电子和离子的产生与运动通过连续性方程进行表示，获得流注发展过程中电场的变化规律和光通量的密度分布。仿真结果表明，当一次流注头部靠近阴极时，光通量将呈指数增长；随后空间电荷将迅速地重新分配，阴极处的电子将通过流注通道进入阳极，一次流注的等离子体鞘层被破坏，流注体内部的电场上升；随着通道的导电性降低，电荷重新分配结束，二次流注开始向阴极发展。二次流注与一次流注相比 ... Read More

为抑制离子轰击靶材，提高亚稳态原子密度而提出了离子筛选 ICP（I-F ICP）设备，可以有效地抑制带电粒子到达靶材表面，亚稳态原子与电子/离子数量比值明显提高，有助于 CVD 工艺中靶材表面的活化。本文通过 COMSOL Multiphysics® 中耦合等离子体和流场接口对 I-F ICP 腔室建模仿真，腔室结构见图1，应用氩气放电仿真研究了离子筛网的过滤效果。首先对比有无耦合流场的结果，结果显示了耦合流场仿真的必要性。用等离子体场与流场耦合计算，等离子体场为流场提供流体的特性参数密度和动力学粘度系数，流场接口为等离子体接口提供速度场和决定压力等参数并提供进、出气口 ... Read More