Кристаллические структуры и кластеры в плазме высокочастотного газового разряда

• Автор: Швейгерт, Ирина Вячеславовна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 321 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Плазменные кристаллы: динамика заряженных
микрочастиц в приэлектродном слое высокочастотного газового разряда
§1.1. Силы, действующие на кулоновский кристалл
микрочастиц в приэлектродном слое
§1.1.1. Модель движения ионов в приэлектродном
слое с кристаллом § 1.1.2. Распределение плотности ионов для
различных давлений с учетом столкновений §1.1.3. Силы, действующие на микрочастицы в
потоке ионов в радиальной плоскости §1.2. Неустойчивость и плавление пылевого кристалла
микрочастиц в приэлектродном слое ВЧ разряда §1.2.1. Несамосогласованная модель пылевого
кристалла в приэлектродном слое § 1.2.2. Различные режимы движения частиц
§ 1.3. Структура кристалла микрочастиц в приэлектродном
слое ВЧ разряда
§1.3.1. Высокочастотный разряд в гелии
§1.3.2. Самосогласованная модель кристалла
микрочастиц в приэлектродном слое §1.3.3. Зарядка микрочастиц ионами
§1.3.4. Переход от монослойного к двухслойному
кристаллу
§1.3.5. Структура двухслойного кристалла
§ 1.4. Влияние различных типов дефектов на плавление
кристалла
§ 1.4.1. Модель двухслойного кристалла с дефектами
§ 1.4.2. Плавление двухслойного кристалла с
точечными дефектами и дислокациями § 1.4.3. Плавление двухслойного кристалла с
внешними дефектами §1.5. Ускорение и орбиты заряженных микрочастиц
§1.5.1. Модельная система
§1.5.2. Образование У-образной волны сжатия

§1.5.3. Механизм ускорения и эффект трения газа на траектории одиночной частицы §1.5.4. Переход между тремя различными режимами движения Выводы к главе I Литература
Глава 2. Экранирование заряженных микрочастиц в потоке плазмы
§2.1. Теоретическая модель
§2.2. Кинетическое описание взаимодействия потока
столкновительной плазмы с заряженными пылевыми частицами
§2.2.1. Кинетическое самосогласованное
моделирование взаимодействия потока столкновительной плазмы с заряженными пылевыми частицами §2.2.2. Линейный анализ взаимодействия потока столкновительной плазмы с заряженными пылевыми частицами §2.2.3. Сравнение результатов самосогласованного кинетического подхода и линейного анализа
§2.3. Параметры подобия
§2.4. Структурный переход в конфигурации из двух
частиц
§2.5. Отрицательная ионная тяга, действующая на заряженную частицу в потоке ионов Выводы к главе 2 Литература
Глава 3. Ускоренный комбинированный алгоритм для
кинетического моделирования емкостного высокочастотного разряда при низком давлении газа
§3.1. Математическая модель
§3.2. Алгоритма расчета и результаты расчетов емкостного ВЧ разряда в гелии и аргоне Выводы к главе 3 Литература
Г лава 4. Моделирование технологической газоразрядной
плазмы для условий осаждения тонких пленок
§4.1. Различные моды горения емкостного высокочастотного разряда в метане
§4.1.1. Модель ВЧ разряда в метане
§4.1.2. Структура и особенности горения ВЧ разряда в различных модах СН4 §4.1.3. Роль вторичных электронов в динамике разряда и сценарий перехода между различными модами

§4.1.4. Фазовая диаграмма существования объемной
моды и моды с активными слоями
§4.1.5. Явление гистерезиса
§4.2. Двухмерное Р1С-МСС моделирование емкостного ВЧ
разряда в метане
§4.2.1. Осесимметричная модель разряда
§4.2.2. Переход между различными модами горения
разряда
§4.2.3. Моделирование газофазных реакций
§4.2.4. Сравнение с экспериментом
§4.3. Влияние размера наночастиц на свойства емкостного
высокочастотного разряда
§4.3.1. Модель емкостного ВЧ разряда с
заряженными частицами §4.3.2. Ионная тяга
§4.3.3. Влияние размера частиц на параметры разряда
Выводы к главе
Литература
Глава §5. Классические низкоразмерные кристаллические
СТРУКТУРЫ И КЛАСТЕРЫ
§5.1. Повышенная устойчивость квадратной решетки
классического двухмерного кристалла
§5.1.1. Модельная система и численный метод
§ 5.1.2. Фазовая диаграмма жидкого и
кристаллического состояний §5.1.3. Плавление двухслойного кристалла с
экранированным потенциалов взаимодействия. Новый критерий плавления §5.1.4. Существует ли гистерезис при плавлении?
§5.1.5. Дефекты в гексагональной решетке
§5.1.6. Топология дефектов в двухслойном кристалле
с квадратной решеткой
§5.2. Возвращение к угловому порядку при плавлении
двухмерных классических кластеров §5.3. Структура и устойчивость двухмерных кулоновских
кольцевых кластеров
§5.3.1. Модель системы
§5.3.2. Основные конфигурации системы

поверхностное натяжение уменьшается с размером кластера. На рис. 31 показано распределение внутреннего давления по радиусу трех кластеров с числом атомов N=288, 576, 1152. Хорошо видно, что кластеры меньшего размера имеют более высокое внутренне давление. Внутреннее давление кластера включает кинетическую часть, которая определяется температурой, и электростатическую часть, связанную с взаимодействием атомов. Для того, чтобы получить давление внутри частицы рассчитывался тензор давления Ирвинга-Кирквуда (Irving—Kirkwood) с использованием разложения по методу Томсона (Thompson) для сферически симметричной системы.
Литература к введению
1. Н. Ikezi, Coulomb solid of small particles in plasmas. Phys. Fluids. 29, 1764(1986).
2. J.H. Chu, J.B. Du and Lin I, Direct observation of Coulomb crystals and liquids in strongly coupled rf dusty plasmas. J. Phys. D 27, 296 (1994).
3. J. H. Chu and Lin I, Coulomb lattice in a weakly ionized colloidal plasma. Physica A 205, 183 (1994).
4. J. H. Chu and Lin I, Direct observation of Coulomb crystals and liquids in strongly coupled rf dusty plasmas. Phys. Rev. Lett. 72 , 4009 (1994).
5. H. Thomas, G. E. Morfill, V. Demmeî, J. Goree, B. Feuerbacher, and D. Mohlmann, Plasma Crystal: Coulomb Crystallization in a Dusty Plasma. Phys. Rev. Lett. 73 , 652 (1994).
6. Y. Hayashi and K. Tachibana, Observation of Coulomb-Crystal Formation from Carbon Particles Grown in a Methane Plasma. Jpn. J. Appl. Phys. 33, L804 (1994).
7. A. Melzer, T. Trottenberg, and A. Piel, Experimental determination of the charge on dust particles forming Coulomb lattices. Phys. Lett. A 191, 301 (1994).
8. T. Trottenberg, A. Melzer, and A. Piel, Measurement of the electric charge on particulates forming Coulomb crystals in the sheath of a radiofrequency plasma. Plasma Sources Sei. Technol. 4, 450 (1995).
9. B.E. Фортов, А.П. Нефедов, B.M. Торчинский и др., Кристаллизация пылевой плазмы в положительном столбе тлеющего разряда. Письма в ЖЭТФ 64, 86(1996).
10.V.E. Fortov, А.Р. Nefedov, O.F. Petrov, A.A. Samarian, and A.V. Chemycshev, Particle ordered structures in a strongly coupled classical thermal plasma. Phys. Rev. E. 54, R2236 (1996).
11. Melzer A., Schweigert V. A., Schweigert I. V., Homann A., Peters S., Piel A. Structure and stability of the plasma crystal // Phys. Rev. E. 1996. Vol. 54. R46.