Plasmaoszillation und lokale Störungen in kapazitiv gekoppelten Niederdruck-Plasmen

Sebastian Wilczek, Jan Trieschmann, Ralf Peter Brinkmann, Thomas Mussenbrock, Julian Schulze, Edmund Schüngel, Zoltán Donkó, Ihor Korolov, Aranka Derzsi

DPG Früh­jahrs­ta­gung 2015, Bochum, Ger­ma­ny, 4 March


Abstract

In kapazitiv gekoppelten Plasmen wird eine Wechselspannung zwischen den Elektroden angelegt, welche mit einer Frequenz von 1 bis 100 MHz oszilliert. In diesem RF-Regime können nur die Elektronen aufgrund ihrer geringen Masse den von Außen angelegten elektrischen Feldern folgen. Die schweren Ionen hingegen reagieren nur auf das zeitlich gemittelte elektrische Feld. Neben der Anregungsfrequenz gibt es noch eine weitere charakteristische Frequenz, welche die Oszillation der Elektronen vor einem ruhenden Ionenhintergrund beschreibt, die Elektronenplasmafrequenz. Diese kann bei sehr geringen Plasmadichten die Größenordnung der Anregungsfrequenz erreichen. Trifft in diesem Regime beispielsweise die lokale Plasmafrequenz ein Vielfaches der Anregungsfrequenz, kann es zu lokalen Störungen in der Entladung kommen, bei denen sich signifikante Felder im Plasmabulk einstellen. In dieser Arbeit werden im Rahmen von Particle-In-Cell Simulationen solche Störungen im Niederdruckbereich untersucht. Es ist zu erkennen, dass diese Störungen signifikante Auswirkungen auf die stochastische Heizung von hochenergetischen Elektronen haben.

Tags: ccp, electron heating, modeling, PIC