Simulation of capacitively coupled RF discharge in argon

In this work, the axial profiles of the density of electrons and positive ions, the mean electron energy, the electric field strength, and the potential were obtained, both on average over the period and in dynamics. It was shown that argon discharges are dominated by ionization by electrons that ga...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Problems of Atomic Science and Technology
Date:2023
Main Authors: Lisovskiy, V., Dudin, S., Shakhnazarian, A., Platonov, P., Yegorenkov, V.
Format: Article
Language:English
Published: Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2023
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/196190
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Simulation of capacitively coupled RF discharge in argon / V. Lisovskiy, S. Dudin, A. Shakhnazarian, P. Platonov, V. Yegorenkov // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 4. — С. 129-133. — Бібліогр.: 21 назв. — англ.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1862623972554702848
author Lisovskiy, V.
Dudin, S.
Shakhnazarian, A.
Platonov, P.
Yegorenkov, V.
author_facet Lisovskiy, V.
Dudin, S.
Shakhnazarian, A.
Platonov, P.
Yegorenkov, V.
citation_txt Simulation of capacitively coupled RF discharge in argon / V. Lisovskiy, S. Dudin, A. Shakhnazarian, P. Platonov, V. Yegorenkov // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 4. — С. 129-133. — Бібліогр.: 21 назв. — англ.
collection DSpace DC
container_title Problems of Atomic Science and Technology
description In this work, the axial profiles of the density of electrons and positive ions, the mean electron energy, the electric field strength, and the potential were obtained, both on average over the period and in dynamics. It was shown that argon discharges are dominated by ionization by electrons that gained energy by stochastic heating during the expansion of near-electrode sheaths. This ionization occurs in two pulses during one RF period. At low RF voltage between the electrodes, the role of Ohmic heating of electrons in the electric field in a quasi-neutral plasma increases, but the contribution of stochastic heating remains dominant. The time-averaged plasma potential was found to increase non-linearly with the RF voltage between the electrodes Urf. It is shown that at low Urf values (when the RF voltage approaches the discharge extinction curve), the average potential Φ can reach Urf due to the axial redistribution of the instantaneous potential in the gap between Отримано осьові профілі густини електронів та позитивних іонів, середньої енергії електронів, напруженості електричного поля та потенціалу як у середньому за період, так й їхню динаміку. Показано, що в розряді в аргоні переважає іонізація електронами, які набули енергії під час стохастичного нагріву при розши ренні приелектродних шарів. Ця іонізація відбувається двома імпульсами протягом одного ВЧ-періоду. При низькій ВЧ-напрузі між електродами зростає роль омічного нагріву електронів у електричному полі в квазінейтральній плазмі, але внесок стохастичного нагріву залишається домінуючим. З’ясовано, що середній за часом потенціал плазми Φ нелінійно зростає з ВЧ-напругою Urf між електродами. Показано, що при низьких значеннях Urf (при наближенні ВЧ-напругою до кривої згасання розряду) середній потенціал Φ може досягати Urf завдяки осьовому перерозподілу миттєвого потенціалу в проміжку між електродами.
first_indexed 2025-12-07T13:31:03Z
format Article
fulltext
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-196190
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1562-6016
language English
last_indexed 2025-12-07T13:31:03Z
publishDate 2023
publisher Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
record_format dspace
spelling Lisovskiy, V.
Dudin, S.
Shakhnazarian, A.
Platonov, P.
Yegorenkov, V.
2023-12-11T12:35:45Z
2023-12-11T12:35:45Z
2023
Simulation of capacitively coupled RF discharge in argon / V. Lisovskiy, S. Dudin, A. Shakhnazarian, P. Platonov, V. Yegorenkov // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 4. — С. 129-133. — Бібліогр.: 21 назв. — англ.
1562-6016
PACS: 52.80.Hc
DOI: https://doi.org/10.46813/2023-146-129
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/196190
In this work, the axial profiles of the density of electrons and positive ions, the mean electron energy, the electric field strength, and the potential were obtained, both on average over the period and in dynamics. It was shown that argon discharges are dominated by ionization by electrons that gained energy by stochastic heating during the expansion of near-electrode sheaths. This ionization occurs in two pulses during one RF period. At low RF voltage between the electrodes, the role of Ohmic heating of electrons in the electric field in a quasi-neutral plasma increases, but the contribution of stochastic heating remains dominant. The time-averaged plasma potential was found to increase non-linearly with the RF voltage between the electrodes Urf. It is shown that at low Urf values (when the RF voltage approaches the discharge extinction curve), the average potential Φ can reach Urf due to the axial redistribution of the instantaneous potential in the gap between
Отримано осьові профілі густини електронів та позитивних іонів, середньої енергії електронів, напруженості електричного поля та потенціалу як у середньому за період, так й їхню динаміку. Показано, що в розряді в аргоні переважає іонізація електронами, які набули енергії під час стохастичного нагріву при розши ренні приелектродних шарів. Ця іонізація відбувається двома імпульсами протягом одного ВЧ-періоду. При низькій ВЧ-напрузі між електродами зростає роль омічного нагріву електронів у електричному полі в квазінейтральній плазмі, але внесок стохастичного нагріву залишається домінуючим. З’ясовано, що середній за часом потенціал плазми Φ нелінійно зростає з ВЧ-напругою Urf між електродами. Показано, що при низьких значеннях Urf (при наближенні ВЧ-напругою до кривої згасання розряду) середній потенціал Φ може досягати Urf завдяки осьовому перерозподілу миттєвого потенціалу в проміжку між електродами.
This work was supported by the National Research Foundation of Ukraine in the framework of the project 2021.01/0204.
en
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
Problems of Atomic Science and Technology
Gas discharge, plasma-beam discharge and their applications
Simulation of capacitively coupled RF discharge in argon
Моделювання ВЧ ємнісного розряду в аргоні
Article
published earlier
spellingShingle Simulation of capacitively coupled RF discharge in argon
Lisovskiy, V.
Dudin, S.
Shakhnazarian, A.
Platonov, P.
Yegorenkov, V.
Gas discharge, plasma-beam discharge and their applications
title Simulation of capacitively coupled RF discharge in argon
title_alt Моделювання ВЧ ємнісного розряду в аргоні
title_full Simulation of capacitively coupled RF discharge in argon
title_fullStr Simulation of capacitively coupled RF discharge in argon
title_full_unstemmed Simulation of capacitively coupled RF discharge in argon
title_short Simulation of capacitively coupled RF discharge in argon
title_sort simulation of capacitively coupled rf discharge in argon
topic Gas discharge, plasma-beam discharge and their applications
topic_facet Gas discharge, plasma-beam discharge and their applications
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/196190
work_keys_str_mv AT lisovskiyv simulationofcapacitivelycoupledrfdischargeinargon
AT dudins simulationofcapacitivelycoupledrfdischargeinargon
AT shakhnazariana simulationofcapacitivelycoupledrfdischargeinargon
AT platonovp simulationofcapacitivelycoupledrfdischargeinargon
AT yegorenkovv simulationofcapacitivelycoupledrfdischargeinargon
AT lisovskiyv modelûvannâvčêmnísnogorozrâduvargoní
AT dudins modelûvannâvčêmnísnogorozrâduvargoní
AT shakhnazariana modelûvannâvčêmnísnogorozrâduvargoní
AT platonovp modelûvannâvčêmnísnogorozrâduvargoní
AT yegorenkovv modelûvannâvčêmnísnogorozrâduvargoní