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研究生： 吳雅芳
論文名稱： 螺旋型電感耦合式電漿源之區域平均模式電腦模擬
指導教授： 李四海
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 原子科學院 - 工程與系統科學系
Department of Engineering and System Science
論文出版年： 2002
畢業學年度： 90
語文別： 中文
論文頁數： 103
中文關鍵詞： 電腦模擬 、區域平均模式 、電感耦合式電漿源 、螺旋型
外文關鍵詞： global model, helical ICP, H2, Ar, NH3, C2H2
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    • 本研究的目的是建立區域平均模式( global model )的電腦模擬程式，模擬以H2、Ar、NH3為工作氣體的螺旋型電感耦合式電漿源，幫助了解電漿中的物理現象與化學特性，以及電漿系統操作參數的變化對各電漿參數的影響。先作單一分子氣體H2的電漿模擬，以確立模擬程式的正確性; 再作Ar及NH3的電漿模擬，與實驗結果作比較，相互驗證。另外，H2及NH3的電漿模擬資料，也可以作為日後作H2/C2H2及NH3/C2H2混合氣體電漿模擬時的參考。
    H2電漿的模擬程式分為二個部分，以探討H原子擴散效應的有無對電漿特性的影響; Ar及NH3的電漿模擬採用和實驗相同的系統操作參數(進氣流量、工作氣壓、以及輸入電漿的功率)，再將兩者的結果作比較。模擬將針對電漿系統內工作氣壓及電漿吸收功率的改變，對各粒子密度及電子溫度的變化情形進行分析及研究。

    藉由模擬所得到的電漿特性資料，一來可以彌補實作實驗上的不足，再者可以作為進行實驗時，調整電漿系統操作等實驗製程參數的參考，進而加以改善。

    目錄 摘要 --------------------------------------------------------------------------------- i 誌謝 -------------------------------------------------------------------------------- ii 目錄 ------------------------------------------------------------------------------- iii 圖表目錄 ------------------------------------------------------------------------- vi 第一章 簡介 --------------------------------------------------------------------- 1 第二章 相關文獻資料 --------------------------------------------------------- 5 2.1 奈米碳管簡介 ------------------------------------------------------------ 5 2.1.1 奈米碳管的發現 ---------------------------------------------------- 5 2.1.2 奈米碳管的構造 ---------------------------------------------------- 5 2.1.3 奈米碳管的成長方式 ---------------------------------------------- 6 2.1.4 奈米碳管的應用 ---------------------------------------------------- 7 2.2 電漿模擬文獻回顧 ------------------------------------------------------ 8 2.3 碳氫氣電漿模擬文獻回顧 ------------------------------------------- 14 2.3.1 H2電漿模擬的發展歷程 ------------------------------------------ 15 2.3.2 C2H2電漿模擬的發展歷程 --------------------------------------- 29 第三章 螺旋型電感耦合式電漿源系統簡介 ----------------------------- 35 3.1 電感耦合式電漿源 ---------------------------------------------------- 35 3.2 螺旋型電感耦合式電漿源 ------------------------------------------- 38 第四章 區域平均模式基本原理 -------------------------------------------- 41 4.1 區域平均模式的假設 ------------------------------------------------- 41 4.2 區域平均模式的原理 ------------------------------------------------- 42 4.2.1 H2電漿區域平均模式的原理 ------------------------------------ 45 4.2.2 Ar電漿區域平均模式的原理 ------------------------------------ 51 4.2.3 NH3電漿區域平均模式的原理 ---------------------------------- 52 第五章 區域平均模式模擬穩態螺旋型電感耦合式電漿源 的結果與討論 -------------------------------------------------------- 59 5.1 穩態區域平均模式模擬方法 ---------------------------------------- 59 5.1.1 H2電漿穩態global model ----------------------------------------- 59 5.1.2 Ar電漿穩態global model ----------------------------------------- 60 5.1.3 NH3電漿穩態global model --------------------------------------- 61 5.2 模擬之數值方法 ------------------------------------------------------- 64 5.2.1 數值分析之牛頓法 ------------------------------------------------ 64 5.2.2 globally convergent數值方法 ------------------------------------ 65 5.3 穩態區域平均模式模擬結果 ---------------------------------------- 67 5.3.1 H2電漿global model穩態分析結果 ----------------------------- 67 5.3.2 Ar電漿global model穩態分析結果及與實驗之比較 -------- 85 5.3.3 NH3電漿global model穩態分析結果及與實驗之比較 ----- 91 第六章 結論 -------------------------------------------------------------------- 97 附錄A ---------------------------------------------------------------------------- 99 參考文獻 ----------------------------------------------------------------------- 102

    參考文獻
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    [27] 實驗數據由許弘儒同學提供.
    [28] 光譜量測數據由沈國鈞學弟提供.

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