N_2微空心阴极放电特性及其阴极溅射的PIC/MC模拟

摘要

采用两维PIC/MCC模型模拟了氮气微空心阴极放电以及轰击离子(N+2,N+)的钛阴极溅射.主要计算了氮气微空心阴极放电离子(N+2,N+)及溅射原子Ti的行为分布,并研究了溅射Ti原子的热化过程.结果表明:在模拟条件下,空心阴极效应是负辉区叠加的电子震荡;在对应条件下,微空心较传统空心放电两种离子(N+2,N+)密度均大两个量级,两种离子的平均能量的分布及大小几乎相同;在放电空间N+的密度约为N+2的1/6,最大能量约大2倍;在不同参数(P,T,V)下,轰击阴极内表面的氮离子(N+2,N+)的密度近似均匀,其平均能量几乎相等;从阴极溅射出的Ti原子的初始平均能量约6.8eV,离开阴极约0.15mm处几乎完全被热化.模拟结果为N2微空心阴极放电等离子体特性的认识提供了参考依据.