等离子体放电与材料工艺原理（第二版）

图书标准信息

• 作者 Michael A. Lieberman, Allan J. Lichtenberg（迈克尔 A. 力伯曼）
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2018-01
• 版次 2
• ISBN 9787121280221
• 定价 128.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 564页
• 字数 902千字

【内容简介】

本书反映了等离子体物理相关领域*的研究进展，深入阐述了等离子体物理和化学的基本原理。书中应用基本理论来分析各种常见等离子体源的放电状态，包括计算等离子体参数及分析等离子体参数与控制参数的相关关系。本书还讨论了半导体材料的刻蚀，薄膜沉积，离子注入等低温等离子体在材料处理方面的应用，具有实际参考价值。全书共18章，内容包括等离子体的基础知识、等离子体放电过程中的粒子平衡和能量平衡、容性和感性放电、波加热的气体放电、直流放电、刻蚀、沉积与注入、尘埃等离子体，以及气体放电的动理论等。

【作者简介】

Michael Lieberman教授分别于1962年和1966年从麻省理工学院获得学士和博士学位。1966年起执教于加州大学伯克利分校电机系，从事等离子体方面的教学和科研。1971年获得伯克利分校的杰出教学奖。Lieberman教授是APS，AAAS，IEEE，AVS和IOP会士，并曾于1999年获得IEEE plasma science and application奖，于2005年获得von Engel奖，于2006年获得APS的Will ALLIS奖。他是国际上公认的低温等离子体领域权威之一，与Alan Lichtenberg合著的本书也成为低温等离子体领域最广泛使用的教材和科研用书。Allan Lichtenberg教授于1952年从哈佛大学获得学士学位，1957年从麻省理工学院获得硕士学位，1961年从牛津大学获得博士学位。1957年起执教于加州大学伯克利分校电机系。Lichtenberg教授是国际著名的高温等离子体、等离子体放电和非线性动力学领域的先驱，在相关领域发表了约150篇文章并撰写多本著作，其中包括Phase-Space Dynamics of Particles，该书已有俄文译本。

Michael Lieberman教授分别于1962年和1966年从麻省理工学院获得学士和博士学位。1966年起执教于加州大学伯克利分校电机系，从事等离子体方面的教学和科研。1971年获得伯克利分校的杰出教学奖。Lieberman教授是APS，AAAS，IEEE，AVS和IOP会士，并曾于1999年获得IEEE plasma science and application奖，于2005年获得von Engel奖，于2006年获得APS的Will ALLIS奖。他是国际上公认的低温等离子体领域权威之一，与Alan Lichtenberg合著的本书也成为低温等离子体领域最广泛使用的教材和科研用书。Allan Lichtenberg教授于1952年从哈佛大学获得学士学位，1957年从麻省理工学院获得硕士学位，1961年从牛津大学获得博士学位。1957年起执教于加州大学伯克利分校电机系。Lichtenberg教授是国际著名的高温等离子体、等离子体放电和非线性动力学领域的先驱，在相关领域发表了约150篇文章并撰写多本著作，其中包括Phase-Space Dynamics of Particles，该书已有俄文译本。

【目录】

第1章概述

1.1材料处理

1.2等离子体和鞘层

1.2.1等离子体

1.2.2鞘层

1.3放电

1.3.1射频二极放电系统

1.3.2高密度等离子体源

1.4符号和单位

第2章等离子体的基本方程和平衡态性质

2.1引言

2.2场方程、电流和电压

2.2.1麦克斯韦方程组

2.3守恒方程

2.3.1玻尔兹曼方程

2.3.2宏观量

2.3.3粒子数守恒方程

2.3.4动量守恒方程

2.3.5能量守恒方程

2.3.6小结

2.4平衡态性质

2.4.1玻尔兹曼关系式

2.4.2德拜长度

2.4.3准电中性

2.5习题

第3章原子碰撞

3.1基本概念

3.1.1弹性和非弹性碰撞

3.1.2碰撞参数

3.1.3微分散射截面

3.2碰撞动力学

3.2.1质心坐标系

3.2.2能量转移

3.2.3小角度散射

3.3弹性散射

3.3.1库仑碰撞

3.3.2极化散射

3.4非弹性碰撞

3.4.1原子能级

3.4.2电偶极辐射和亚稳态原子

3.4.3电子碰撞电离截面

3.4.4电子碰撞激发截面

3.4.5离子-原子电荷转移

3.4.6离子-原子碰撞电离

3.5分布函数下的平均值和表面效应

3.5.1麦克斯韦分布下的平均值

3.5.2每产生一个电子-离子对所造成的能量损失

3.5.3表面效应

3.6习题

第4章等离子体动力学

4.1基本运动

4.1.1在均匀稳定场中的运动

4.1.2E×B漂移

4.1.3能量守恒

4.2非磁化等离子体动力学

4.2.1等离子体振荡

4.2.2介电常数和电导率

4.2.3欧姆加热

4.2.4电磁波

4.2.5静电波

4.3导向中心运动

4.3.1平行力

4.3.2磁矩的绝热不变性

4.3.3沿磁力线运动产生的漂移（曲率漂移）

4.3.4由回旋运动产生的漂移（梯度漂移）

4.3.5极化漂移

4.4磁化等离子体动力学

4.4.1介电张量

4.4.2波的色散关系

4.5磁化等离子体中的波

4.5.1基本电子波

4.5.2包含离子运动的基本波

4.5.3CMA图

4.6波诊断

4.6.1干涉仪

4.6.2谐振腔微扰法

4.6.3波传播法

4.7习题

第5章扩散和输运

5.1基本关系式

5.1.1扩散和迁移率

5.1.2自由扩散

5.1.3双极性扩散

5.2扩散方程的解

5.2.1边界条件

5.2.2随时间变化的解

5.2.3稳态平行板解

5.2.4稳态圆柱形解

5.3低气压解

5.3.1变迁移率模型

5.3.2朗缪尔解

5.3.3经验归纳解

5.4在磁场中的扩散过程

5.4.1双极性扩散

5.5磁多极约束

5.5.1磁场结构分析

5.5.2等离子体约束

5.5.3泄漏宽度w

5.6习题

第6章直流鞘层

6.1基本概念和方程

6.1.1无碰撞鞘层

6.2玻姆鞘层判据

6.2.1对等离子体的要求

6.2.2预鞘层

6.2.3悬浮器壁的鞘层电位

6.2.4碰撞鞘层

6.2.5模拟结果

6.3高电压鞘层

6.3.1板形鞘层（Matrix Sheath）

6.3.2满足蔡尔德定律的鞘层

6.4鞘层形成的广义判据

6.4.1电负性气体

6.4.2具有多种正离子的等离子体

6.5高电压碰撞鞘层

6.6静电探针诊断

6.6.1无碰撞鞘层中的平面探针

6.6.2具有非麦克斯韦分布电子时的情况

6.6.3无碰撞鞘层中的圆柱形探针

6.6.4双探针和发射探针

6.6.5碰撞和直流磁场效应

6.6.6探针制作和探针电路

6.6.7随时间变化电场中的探针

6.7习题

第7章化学反应和平衡

7.1引言

7.2能量和焓

7.3熵和吉布斯自由能

7.3.1吉布斯自由能

7.4化学平衡

7.4.1气压和温度的影响

7.5异相平衡

7.5.1不同相之间的平衡

7.5.2在表面上的平衡

7.6习题

第8章分子碰撞

8.1引言

8.2分子结构

8.2.1分子的振动和转动能级

8.2.2光学辐射

8.2.3负离子

8.3电子-分子碰撞反应

8.3.1分解

8.3.2分解电离

8.3.3分解复合

8.3.4氢分子的例子

8.3.5分解电子吸附

8.3.6极化分解

8.3.7亚稳态负离子

8.3.8电子碰撞解离

8.3.9振动和转动激发

8.3.10弹性散射

8.4重粒子之间的碰撞

8.4.1共振电荷转移和非共振电荷转移

8.4.2正负离子复合

8.4.3复合解离

8.4.4激发转移

8.4.5化学键重排

8.4.6离子-中性粒子弹性散射

8.4.7三体过程

8.5反应速率和细致平衡

8.5.1温度的影响

8.5.2细致平衡原理

8.5.3氧的一组数据

8.6发射光谱法和光学借标测定

8.6.1发射光谱法

8.6.2光学借标测定

8.6.3氧原子的光学借标测定

8.7习题

第9章化学动力学与表面过程

9.1基元反应

9.1.1平衡常数之间的关系

9.2气相动力学

9.2.1一级连串反应

9.2.2可逆反应

9.2.3有光子发射的双分子化合反应

9.2.4三体化合反应

9.2.5三体正负离子复合反应

9.2.6三体电子-离子复合反应

9.3表面过程

9.3.1正离子中和反应和二次电子发射

9.3.2吸附和解吸附

9.3.3裂解

9.3.4溅射过程

9.4表面动力学

9.4.1中性粒子的扩散

9.4.2扩散损失率

9.4.3吸附和解吸附

9.4.4分解吸附和复合解吸附

9.4.5物理吸附

9.4.6与表面的反应

9.4.7在表面上的反应

9.4.8表面动力学和损失概率

9.5习题

第10章放电过程中的粒子平衡和能量平衡

10.1引言

10.2电正性等离子体平衡态分析

10.2.1基本性质

10.2.2均匀密度的放电模型

10.2.3非均匀放电模型

10.2.4中性自由基的产生和损失

10.3电负性等离子体平衡态分析

10.3.1微分方程

10.3.2负离子的玻尔兹曼平衡

10.3.3守恒方程

10.3.4简化方程的有效性

10.4电负性等离子体的近似平衡分析

10.4.1整体模型

10.4.2低气压下的抛物线分布近似

10.4.3高气压下的平顶模型

10.5电负性等离子体放电实验和数值模拟

10.5.1氧气放电

10.5.2氯气放电

10.6脉冲放电

10.6.1电正性气体的脉冲放电

10.6.2电负性气体的脉冲放电

10.6.3中性基团动力学过程

10.7习题

第11章容性放电

11.1均匀放电模型

11.1.1主等离子体区导纳

11.1.2鞘层导纳

11.1.3粒子平衡与能量平衡

11.1.4放电参数

11.2非均匀放电模型

11.2.1无碰撞鞘层动力学

11.2.2蔡尔德定律

11.2.3鞘层电容

11.2.4欧姆加热

11.2.5随机加热

11.2.6自洽模型方程

11.2.7标度关系

11.2.8碰撞鞘层

11.2.9低电压和中等电压鞘层情况

11.2.10鞘层中的欧姆加热

11.2.11自洽的无碰撞加热模型

11.2.12双频和高频放电

11.2.13电负性等离子体

11.3实验与数值模拟

11.3.1实验结果

11.3.2PIC数值模拟

11.3.3二次电子的作用

11.3.4模型的意义

11.4非对称放电

11.4.1电容分压器模型

11.4.2球壳模型

11.5低频时的射频鞘层

11.6电极处的离子轰击能量

11.7磁增强的气体放电

11.8匹配网络和功率测量

11.8.1匹配网络

11.8.2功率测量

11.9习题

第12章感性放电

12.1高密度、低气压等离子体

12.1.1感性等离子体源的结构

12.1.2功率吸收与工作参数状态

12.1.3放电工作状态与耦合

12.1.4匹配网络

12.2其他工作状态

12.2.1低密度下的工作状态

12.2.2容性耦合

12.2.3滞回现象和不稳定性

12.2.4功率转移效率

12.2.5精确解

12.3盘香形线圈等离子体源

12.4螺旋共振器放电

12.5习题

第13章波加热的气体放电

13.1电子回旋共振等离子体

13.1.1特性和结构

13.1.2电子加热

13.1.3波的共振吸收

13.1.4模型和数值模拟

13.1.5等离子体膨胀

13.1.6测量

13.2螺旋波放电

13.2.1螺旋波模式

13.2.2天线耦合

13.2.3螺旋波吸收模式

13.2.4中性气体贫化

13.3表面波放电

13.3.1平面型表面波

13.3.2圆柱形表面波

13.3.3功率平衡

13.4习题

第14章直流放电

14.1辉光放电的定性描述

14.1.1正柱区

14.1.2阴极鞘层

14.1.3负辉光区和法拉第暗区

14.1.4阳极位降

14.1.5其他的放电特征

14.1.6溅射和其他放电构形

14.2正柱区分析

14.2.1电子温度Te的计算

14.2.2E和n0的计算

14.2.3动理学效应

14.3阴极鞘层分析

14.3.1真空击穿

14.3.2阴极鞘层

14.3.3负辉区和法拉第暗区

14.4中空阴极管放电

14.4.1简单放电模型

14.4.2在中空阴极管放电中的金属气化产物

14.5平面磁控放电

14.5.1辉光放电溅射源的缺陷

14.5.2磁控放电结构

14.5.3放电模型

14.6电离物理气相沉积

14.7习题

第15章刻蚀

15.1刻蚀的工艺指标和工艺过程

15.1.1等离子体刻蚀的工艺指标

15.1.2刻蚀工艺过程

15.2刻蚀反应动力学

15.2.1表面动力学过程

15.2.2放电动力学和负载效应

15.2.3化学反应框架

15.3用卤素原子刻蚀硅

15.3.1氟原子产生的纯化学刻蚀

15.3.2离子能量驱动的氟原子刻蚀

15.3.3CF4放电

15.3.4在原料气体中添加O2和H2

15.3.5氯原子刻蚀

15.4其他刻蚀系统

15.4.1用F和CFx刻蚀二氧化硅

15.4.2Si3N4的刻蚀

15.4.3铝的刻蚀

15.4.4铜的刻蚀

15.4.5光刻胶的刻蚀

15.5基片上的电荷积累

15.5.1门氧化层的损坏

15.5.2接地的基片

15.5.3不均匀的等离子体

15.5.4刻蚀中的瞬时损伤

15.5.5电子阴影效应

15.5.6射频偏压

15.5.7刻蚀轮廓的畸变

15.6习题

第16章沉积与注入

16.1引言

16.2等离子体增强化学气相沉积

16.2.1非晶硅的沉积

16.2.2二氧化硅的沉积

16.2.3氮化硅的沉积

16.3溅射沉积

16.3.1物理溅射沉积

16.3.2反应溅射沉积

16.4等离子体浸没离子注入(PIII)

16.4.1无碰撞鞘层模型

16.4.2碰撞鞘层模型

16.4.3PIII方法在材料工艺中的应用

16.5习题

第17章尘埃等离子体

17.1物理现象的定性描述

17.2颗粒充电和放电平衡

17.2.1平衡电位和电荷

17.2.2放电平衡

17.3颗粒平衡

17.4尘埃颗粒的形成和生长

17.5物理现象及其诊断

17.5.1强耦合等离子体

17.5.2尘埃声波