本書是根據(jù)作者近幾年在大連理工大學(xué)等離子體物理專業(yè)碩士和博士研究生授課講義的基礎(chǔ)上編寫而成的。本書做了如下改革：（1）由于我國在低溫等離子體物理方面的教材短缺，本書力求突出低溫、低氣壓等離子體的特點，系統(tǒng)介紹低溫等離子體的基本概念、基本模型和基本原理。（2）為了突出低溫等離子體在半導(dǎo)體工業(yè)中的應(yīng)用，本書后幾章將重點介紹射頻和微波放電的基本原理和物理現(xiàn)象。內(nèi)容包括：低溫等離子體中的碰撞過程和碰撞截面；描述低溫等離子體的基本模型：粒子模型、動理學(xué)模型、流體力學(xué)模型、穩(wěn)態(tài)輸運(yùn)；低氣壓放電：直流放電、射頻鞘層、容性耦合放電、甚高頻放電的駐波效應(yīng)、感性耦合放電、螺旋波放電、微波放電。
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王友年，1983-1986年，大連工學(xué)院（現(xiàn)大連理工大學(xué)），理論物理專業(yè)，碩士。
目錄
第1章 概述1
1.1 等離子體的基本概念1
1.2 等離子體的狀態(tài)參數(shù)及分類2
1.3 等離子體的基本特性4
1.4 懸浮鞘層8
1.5 基本碰撞類型13
1.6 表面過程16
1.7 低氣壓放電概述20
1.8 低溫等離子體的基本物理模型22
習(xí)題1 25
參考文獻(xiàn)26
第2章 碰撞過程和碰撞截面27
2.1 二體彈性碰撞理論27
2.2 經(jīng)典散射理論31
2.3 中性粒子的彈性碰撞35
2.4 帶電粒子的彈性碰撞37
2.5 離子與原子的彈性碰撞39
2.6 電子與原子的彈性碰撞43
2.7 電子與原子的非彈性碰撞47
2.8 電子與分子的碰撞53
2.9 離子與中性粒子的電荷轉(zhuǎn)移碰撞61
2.10 本章小結(jié)63
習(xí)題2 64
參考文獻(xiàn)66
第3章 低溫等離子體的粒子模型67
3.1 單粒子模型67
3.2 唯象單粒子模型70
3.3 PIC模型73
3.4 MCC模型75
3.5 PIC/MCC模擬方法和算例81
3.6 本章小結(jié)84
習(xí)題3 86
參考文獻(xiàn)86
第4章 低溫等離子體的動理學(xué)模型88
4.1 玻爾茲曼方程的建立88
4.2 電子玻爾茲曼方程91
4.3 電子分布函數(shù)的兩項近似方法94
4.4 均勻射頻電場中的電子分布函數(shù)97
4.5 均勻恒定磁場對電子分布函數(shù)的影響100
4.6 電子的無碰撞加熱機(jī)制104
4.7 本章小結(jié)109
習(xí)題4 111
參考文獻(xiàn)112
第5章 低溫等離子體的流體力學(xué)模型113
5.1 等離子體的宏觀物理量113
5.2 等離子體流體方程組的一般形式116
5.3 非熱平衡等離子體的流體力學(xué)方程組119
5.4 碰撞速率系數(shù)和熱傳導(dǎo)系數(shù)126
5.5 中性粒子的流體力學(xué)模型132
5.6 本章小結(jié)136
習(xí)題5 137
參考文獻(xiàn)138
第6章 穩(wěn)態(tài)等離子體的輸運(yùn)模型139
6.1 遷移和擴(kuò)散139
6.2 雙極擴(kuò)散方程的解141
6.3 中低氣壓下輸運(yùn)方程的解145
6.4 電負(fù)性等離子體的輸運(yùn)152
6.5 磁化等離子體的輸運(yùn)161
6.6 中性粒子的擴(kuò)散163
6.7 本章小結(jié)166
習(xí)題6 167
參考文獻(xiàn)168
第7章 射頻鞘層模型169
7.1 直流鞘層170
7.2 均勻離子密度的射頻鞘層172
7.3 非均勻離子密度的射頻鞘層175
7.4 射頻鞘層振蕩產(chǎn)生的隨機(jī)加熱182
7.5 射頻鞘層的直流自偏壓186
7.6 瞬時離子鞘層190
7.7 離子能量分布195
7.8 雙頻容性耦合鞘層200
7.9 本章小結(jié)203
習(xí)題7 206
參考文獻(xiàn)206
第8章 低溫等離子體的整體模型208
8.1 電正性等離子體的整體模型208
8.2 電負(fù)性等離子體的整體模型214
8.3 多成分等離子體的整體模型218
8.4 脈沖放電的特性224
8.5 本章小結(jié)232
習(xí)題8 233
參考文獻(xiàn)234
第9章 容性耦合等離子體236
9.1 容性耦合等離子體源的概況236
9.2 電極間的瞬時電勢分布239
9.3 容性耦合等離子體的等效回路模型243
9.4 定標(biāo)關(guān)系247
9.5 非線性串聯(lián)共振現(xiàn)象250
9.6 電非對稱效應(yīng)253
9.7 電子反彈共振加熱259
9.8 正負(fù)離子的振蕩行為及條紋現(xiàn)象263
9.9 容性耦合等離子體的二維混合模擬268
9.10 本章小結(jié)279
參考文獻(xiàn)280
第10章 甚高頻容性耦合等離子體中的電磁效應(yīng)283
10.1 傳輸線模型分析283
10.2 電磁模型分析287
10.3 流體力學(xué)模型分析293
10.4 駐波效應(yīng)的實驗觀察298
10.5 甚高頻容性耦合放電中的非線性高次諧波301
10.6 駐波效應(yīng)的抑制方法307
10.7 本章小結(jié)311
參考文獻(xiàn)312
第11章 柱狀線圈感性耦合等離子體314
11.1 感性耦合等離子體源概述314
11.2 趨膚效應(yīng)316
11.3 一維電磁模型322
11.4 變壓器模型332
11.5 非局域電子動理學(xué)336
11.6 本章小結(jié)342
參考文獻(xiàn)343
第12章 平面線圈感性耦合等離子體345
12.1 二維電磁模型346
12.2 電阻與電感353
12.3 放電模式轉(zhuǎn)換358
12.4 偏壓效應(yīng)363
12.5 感性耦合等離子體的徑向均勻性368
12.6 本章小結(jié)372
參考文獻(xiàn)373
第13章 螺旋波等離子體375
13.1 螺旋波等離子體源簡介375
13.2 均勻無界磁化等離子體中傳播的電磁波379
13.3 柱狀等離子體中螺旋波的模式383
13.4 螺旋波天線長度的選取388
13.5 螺旋波的功率吸收機(jī)制391
13.6 等離子體的吸收功率密度396
13.7 螺旋波放電的模式跳變402
參考文獻(xiàn)404
第14章 電子回旋共振微波等離子體406
14.1 ECR源的靜磁場空間分布406
14.2 真空圓柱形波導(dǎo)中的電磁波模式409
14.3 ECR放電的電子加熱機(jī)制414
14.4 微波的回旋共振吸收418
14.5 電子的熱運(yùn)動效應(yīng)422
參考文獻(xiàn)425
附錄A 量子力學(xué)的彈性散射截面和動量輸運(yùn)截面426
附錄B 電子與原子的非彈性碰撞截面428
附錄C 兩個粒子彈性碰撞后的速度434
附錄D 速度空間中的準(zhǔn)線性擴(kuò)散項438
附錄E 甚高頻CCP中的電磁場分布441
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