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臺灣博碩士論文加值系統

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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:李四海李四海引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:工程與系統科學系
學門:工程學門
學類:核子工程學類
論文種類:學術論文
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 modelhelical ICPH2ArNH3C2H2
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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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