Предложена модель распределения неоднородного электростатического поля в системе с изменяемой конфигурацией электродов устройства, формирующего высоковольтный газовый разряд. Показана возможность применения метода конформного отображения функции комплексной переменной для аналитического описания характера распределения силовых линий и эквипотенциалей поля, зависящего от диаметра круглого отверстия в аноде, его толщины и межэлектродного расстояния, изменяющихся в пределах D = 1-5 mm, Delta h = 0.5-5 mm, h = 1.2-5 mm соответственно. Получены расчетные изображения электрического поля, позволяющие определить их связь с электрофизическими параметрами электродной системы устройства. На основе полученных результатов расчета дополняются и уточняются обширные экспериментальные данные, касающиеся исследования особенностей такого разряда. Ключевые слова: низкотемпературная плазма, высоковольтный газовый разряд, конформное отображение, электростатическое поле, концентрация заряженных частиц.

The mechanism of diffusion in Al–Si structures that arises during surface irradiation by off-electrode plasma of a high-voltage gas discharge (discharge current and voltage are I = 50 mA and V = 4 kV, irradiation time varies from 90 to 600 s) has been investigated. A model to calculate the aluminum impurity concentration distribution in a silicon wafer versus irradiation parameters has been suggested. Analytical relationships that are in good agreement with the experiment have been derived. It has been shown that the aluminum diffusion coefficient in the semiconductor is maximal at the electron penetration depth owing to electron-induced vacancies arising in a ~0.25-μm-thick layer. As a result, the thermal diffusion coefficient rises by two to three orders.

A model of the distribution of nonuniform electrostatic field is proposed for a system with variable configuration of electrodes that generates high-voltage discharge. It is shown that conformal mapping of a function of complex variable can be used for analytical study of the distribution of field equipotential lines depending on the diameter of a circular orifice in the anode ( D = 1–5 mm), anode thickness (Δ h = 0.5–5 mm), and interelectrode distance ( h = 1.2–5 mm). Calculated images of electric field are used to determine relationship with electrophysical parameters of the electrode system. Extensive experimental data on the specific features of the discharge are supplemented and specified with the aid of the calculated results.

Features of the diffusion mechanism in Al-Si structure when its surface is irradiated by off-electrode plasma of high-voltage gas discharge at discharge current I=50 mA, accelerating voltage U=4 kV and radiation durations 90 s < t ≤ 600 s are investigated. Model for calculating the concentration profiles of aluminum impurity distribution in silicon plate as a function of Al-Si structure irradiation parameters is proposed; corresponding analytical dependences and also good consent of the theory and experiment are obtained. It is shown that the maximum values of diffusant concentration are reached at a penetration depth of electrons into the semiconductor because of forming of vacancies by them in a layer (х ≈ 0.25 μm). Specified is followed by increase at 2-3 orders of coefficient of thermal diffusion.

Представлена модель процесса резистивного динамического испарения в вакууме, учитывающая конструктивные особенности соответствующего испарителя. В рамках модели получены зависимости для определения времени нагрева материала до температуры испарения, а также динамических характеристик процесса испарения. Показано, что полученные характеристики являются негармоническими и периодически повторяющимися. Подтверждена адекватность разработанной модели физическому процессу. Установлено, что расхождение между экспериментальными и расчетными временными характеристиками движения заслонки составило не более 5%. Даны рекомендации по использованию предложенной модели в технологических процессах формирования тонких пленок многокомпонентных материалов методами термовакуумного испарения.

A high-voltage gas discharge is of interest as a possible means of generating directed flows of low-temperature plasma in the off-electrode space distinguished by its original features [1–4]. We propose a model for calculating the trajectories of charges particles in a high-voltage gas discharge in nitrogen at a pressure of 0.15 Torr existing in a nonuniform electrostatic field and the strength of this field. Based on the results of our calculations, we supplement and refine the extensive experimental data concerning the investigation of such a discharge published in [1, 2, 5–8]; good agreement between the theory and experiment has been achieved. The discharge burning is initiated and maintained through bulk electron-impact ionization and ion–electron emission. We have determined the sizes of the cathode surface regions responsible for these processes, including the sizes of the axial zone involved in the discharge generation. The main effect determining the kinetics of charged particles consists in a sharp decrease in the strength of the field under consideration outside the interelectrode space, which allows a free motion of charges with specific energies and trajectories to be generated in it. The simulation results confirm that complex electrode systems that allow directed plasma flows to be generated at a discharge current of hundreds or thousands of milliamperes and a voltage on the electrodes of 0.3–1 kV can be implemented in practice [3, 9, 10].

Features of the mechanism of pointwise tribometric interaction of silicon dioxide substrates in estimation of the cleanliness of their surfaces are investigated. It is shown that the lower the speed of the probe substrate, the greater the sensitivity of the tribometric system to variations in the concentration of the surface electronic states. Measurement of the acceleration of a probe substrate after it starts to move in the time interval 0 ≤ t ≤ 0.012 sec is suggested. This will make it possible to reduce the error in the degree of cleanliness of surfaces down to 11%.

We propose a model of the electric field distribution in the electrode system of a gas-discharge device. The possibility of application the method of conformal mapping of a function of a complex variable for describing analytically the form of the distribution of equipotential lines of the field in the region of the circular orifice in the anode of the gas discharge device is demonstrated. The method for obtaining a system of parametric equations for determining the equipotential lines and field lines is described. We obtain the theoretical maps of the electric field distribution, which make it possible to determine their relation with the electrophysical parameters of the electrode system of the device.

plasma flow under such conditions was 10-6000 eV at current densities of up to 10 mA/cm 2 . The generator structure contains coaxially positioned meshes of the anode grid and the cathode grid. The latter closes the cavity inside the cathode volume at a depth of 3-5 mean free paths of electrons in the gasdischarge plasma flow. The cathode is manufactured so that the cavity diameter exceeds the diameter of the through cavity in the cathode insulation, the latter being determined by the size of the plasmaflow cross section. The distance between the grid anode and the cathode grid is equal to the Aston dark space of a glow discharge, thus per� mitting the cathode lifetime to be increased to 3 years. It is shown that the duration of the cathode continuous operation is determined by the chosen values of its cavity depth and accelerating voltage.

The described generator produces a wide-aperture flow of charged plasma particles (electrons, positive and negative ions) with a cross-sectional diameter of at least 120 cm, which propagates to a distance of 50 cm or more (depending on the operating mode and the geometric dimensions of the vacuum chamber). The uniform distribution of charged particles in the cross section of the plasma flow is at least 98%. The discharge current reaches 1 A or more at an accelerating voltage of 0.3–6 kV. The energy of particles in the plasma flow under such conditions was 10–6000 eV at current densities of up to 10 mA/cm2. The generator structure contains coaxially positioned meshes of the anode grid and the cathode grid. The latter closes the cavity inside the cathode volume at a depth of 3–5 mean free paths of electrons in the gas-discharge plasma flow. The cathode is manufactured so that the cavity diameter exceeds the diameter of the through cavity in the cathode insulation, the latter being determined by the size of the plasma-flow cross section. The distance between the grid anode and the cathode grid is equal to the Aston dark space of a glow discharge, thus permitting the cathode lifetime to be increased to 3 years. It is shown that the duration of the cathode continuous operation is determined by the chosen values of its cavity depth and accelerating voltage.

Генератор формирует широкоапертурный поток заряженных частиц (электронов, положительных и отрицательных ионов) плазмы с сечением диаметром не менее 120 см, распространяющийся на расстояние до 50 см и более (в зависимости от режимов работы и геометрических размеров вакуумной камеры). Равномерность распределения заряженных частиц по сечению потока плазмы не хуже 98%. Ток разряда достигает 1 А и более при ускоряющем напряжении от 0.3 до 6 кВ. Энергия частиц потока плазмы при указанных режимах составила 10–6000 эВ при плотностях тока до 10 мА/см2. Конструкция генератора содержит коаксиально расположенные ячейки сетчатого анода и сетки катода, замыкающей полость в его объеме глубиной, лежащей в пределах 3–5 длин свободного пробега электрона в потоке газоразрядной плазмы. Катод изготавливается с диаметром полости, большим диаметра сквозной полости в изоляции катода, определяемого размером сечения потока плазмы. Расстояние между сетчатым анодом и сеткой катода равно темному астоновому пространству тлеющего разряда, что позволило увеличить срок службы катода до трех лет. Показано, что длительность непрерывной работы катода определяется выбранными значениями глубины его полости и ускоряющего напряжения.

In this paper analyzes the main methods for rapid assessment of surface cleanliness of dielectric substrates. Shown that the most convenient for the rapid assessment of surface cleanliness is a device based on the method by measuring tribometer sliding friction coefficient. The device is characterized by easy-to-use design, the short duration of the measurement process and, as will be shown below, does not require for their calibration of the reference surfaces and clean the surface of the indenter probe-specific technologies.

Теоретически и экспериментально исследованы особенности трибометрического взаимодействия двух диэлектрических подложек с одинаковыми свойствами поверхности при экспресс-контроле степени их чистоты. Показано, что выполнение равенства коэффициента трения скольжения коэффициенту трения покоя определяет поверхность как технологически чистую. Экспериментально доказано, что трибометрическое взаимодействие подложек не приводит к механическому повреждению исследуемой поверхности. Предложено дополнить устройство дифракционной решеткой, формирующей световые импульсы, по параметрам которых (длительность импульсов светового потока; среднее значение суммы трёх импульсов, степень их отклонения от эталонных значений) происходит оценка степени загрязнения поверхности подложек. Показано, что применение дифракционной решетки с периодом T=63 мкм и шириной щели b=20 мкм позволяет увеличить разрешающую способность трибометрического устройства в 16 раз.