Механизмы возникновения катодных неустойчивостей при напылении пленок сложных оксидов

• Автор: Кривоносов, Сергей Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1 Обзор литературы.

1.1 Способы получения пленок сложных оксидов и их применение в твердотельной микроэлектронике

1.1.1 Газоразрядные способы получения пленок сложных оксидов

1.1.2 Получение пленок сложных оксидов повышенного структурного совершенства при повышенных давлениях кислорода

1.1.3 Применение пленок сложных оксидов в твердотельной электронике

1.2 Емкостный высокочастотный разряд

1.3 Методы исследования механизмов роста тонких пленок

1.3.1 Интенсивности спектральных линий распыленных атомов и ионов в емкостном высокочастотном разряде
при напылении пленок
1.3.2 Исследование распыления материала катода в разряде кислорода и транспорта распыленных атомов и ионов от катода к подложке
1.4 Две стратеги получения тонких пленок
1.5 Сложности получения пленок сложных оксидов при повышенных давлениях кислорода
1.6 Методы математического моделирования прикатодных областей газового разряда, двумерных катодных неустойчивостей.
1.6.1 Приближение локального поля (ПЛП)
1.6.2 Учет нелокальных эффектов и рассмотрение быстрых электронов

Глава 2 Экспериментальные способы изучения структурированных разрядов.
2.1 Методы математического моделирования и эксперимента
2.1.1 Компьютерное моделирование и эксперимент
2.1.2 Различные численные способы решения кинетического уравнения Больцмана
2.2 Метод Монте-Карло как численный способ решения кинетического уравнения Больцмана
2.2.1 Описание метода Монте-Карло
2.2.2 Построение функции распределения электронов
2.2.3 Расчет средних параметров (мезопараметров) электронного ансамбля на базе набранной статистики
2.3 Однородное модельное электрического поле
2.3.1 Постановка задачи однородного поля
2.3.2 Верификация метода Монте-Карло в модели однородного модельного поля
2.3.3 Расчет функции распределения электронов по ско-
ростям (ФРЭС) и энергиям (ФРЭЭ) и их динамика вдоль газоразрядной трубки
2.4 Экспериментальная установка
2.4.1 Экспериментальная установка для исследования про-
странственного распределения интенсивностей спектральных линий
2.4.2 Методы измерения электрических параметров разряда.
Глава 3 Моменты кинетического уравнения Больцмана.
3.1 Функция распределения. Уравнение Больцмана. Построение
интегралов столкновения
3.2 Моменты уравнения Больцмана
3.2.1 Закон сохранения количества вещества
3.2.2 Закон сохранения импульса
3.2.3 Закон сохранения кинетической энергии
3.3 Частный случай: законы сохранения для одномерного стационара и их проверка

Глава 4 Самосогласованная трехмерная модель газового
разряда в кислороде.
4.1 Экспериментальное обоснование постановки самосогласованной трехмерной задачи
4.1.1 Построение вольтамперных характеристик разряда постоянного тока в кислороде
4.1.2 Экспериментальное исследование пространственного распределения интенсивностей различных линий в разряде постоянного тока в кислороде
4.1.3 Построение вольтамперных характеристик ВЧ разряда в кислороде по данным оптических измерений в разряде постоянного тока
4.1.4 Доказательство схожести ЕВЧР и разрядов постоянного тока в кислороде в диапазоне давлений 0.14- 2 тор.
4.1.5 Нормальный и аномальный режим горения емкостного высокочастотного разряда
4.2 Математическая постановка самосогласованной задачи
4.2.1 Техника “трубок поля”
4.2.2 Вольтамперная характеристика самосогласованного разряда в кислороде
4.2.3 Структурирование разряда при разном количестве “трубок поля”
4.2.4 Исследование выхода самосогласованной системы в стационарный режим и его устойчивость
4.2.5 Моделирование возникновения сильноточных катодных неустойчивостей
4.2.6 Уравнение баланса в трехмерной модели
Глава 5 Экстремальные механизмы формирования токовых
неустойчивостей.
5.1 Анализ механизмов формирования токовых неустойчивостей.
5.2 Моделирование экстремальных параметров при размножении электронной лавины в однородном поле
5.2.1 Точка Столетова
5.2.2 Компьютерное моделирование эксперимента Столетова.

лирования (Монте-Карло), свободный от приближений ФРЭЭ [29], [32]-[35]. Последний метод позволяет рассчитывать любые функции распределения и усредненные по ансамблю параметры и обладает высокой контролируемой точностью. Он применим как для однородных, так и неоднородных полей, где имеет место пространственная нелокальность энергетического спектра, формируются так называемые “убегающие электроны” [162], т.е. так называемая нелокальная кинетика [29], [32]-[35]. Задачей нелокальной кинетики является решение уравнение Больцмана в случае, когда в этом уравнении нельзя пренебрегать градиентами ФРЭ. Именно к такому классу задач и принадлежит решаемая нами задача. Распределение электронов перестает формироваться локальным полем и начинает зависеть от всего профиля потенциала, когда пространственный масштаб поля становится меньше длины энергетической релаксации электронов, то есть длины, на которой электрон набирает энергию, равную средней энергии электронов в этом поле. Аналитическое интегрирование уравнения Больцмана в случае нелокальности представляет большие трудности. По этой причине используют один из численных методов [29], [32]-[35] — метод Монте-Карло. Для реализации метода Монте-Карло необходимы сечения основных процессов происходящих в такой плазме. Следует отметить, что данные по сечениям различных процессов на атомах и молекулах не вполне достоверны, а часто и вовсе отсутствуют. В результате один и тот же эксперимент может быть описан различными наборами сечений элементарных процессов и соответственно различными функциями распределения электронов. Все это приводит к тому, что уровень требований к достоверности теоретической ФРЭ очень высок. Поэтому достоверность информации о ФРЭ, полученной в результате расчета, может контролироваться лишь сопоставлением рассчитанных макроскопических характеристик плазмы, которые измеряются экспериментально.