浸没式等离子体注入设备的仿真优化
现代焊接生产技术国家重点实验室(哈工大)
现代焊接生产技术国家重点实验室实验室编号：1991DA107517 实验室名称：现代焊接生产技术国家重点实验室 实验室曾用名： 主 管部 门：国防科学技术工业委员会 学 科领 域：工程 建设年份： 验收年份： 依托单位： 所在地区： 网 址： 1991 1995 哈尔滨工业大学 黑龙江 焊接国家重点实验室简介现代焊接生产技术国家重点实验室依托于哈尔滨工业大学，吴林教授任实验室主任，关桥院士和杜善义院士 分别担任实验室学术委员会主任和副主任。
焊接国家重点实验室的前身是哈工大焊接专业，该专业始建于 1952 年，是国内第一个焊接专业。
1986 年被评为全国首批重点学科，1989 年在焊接专业的基础上筹建国家重点实验 室，1995 年通过国家验收并正式对外开放，2003 年通过了国家科技部的评估。
现代焊接生产技术国家重点实验室是我国焊接领域应用基础研究和技术研发中心， 在解决国防工程关键技术 和国民经济建设方面做出了突出成绩，部分成果实现了产业化，效果显著，同时重点实验室也是我国培养焊接领 域高技术人才的重要基地。
一、 主要研究方向及研究内容 1、高效焊接方法及过程智能控制 高效焊接方法、焊接热源物理基础与能量传输机理；熔滴过渡、熔池行为与焊缝成形；焊接过程质量传感与 智能控制；遥控焊接技术、焊接机器人与自动化系统集成技术及应用。
2、焊接结构可靠性与质量评价 焊接接头的力学行为，焊接结构应力与变形控制，连接接头的自动化检测与分析，智能化质量评价与仿真， 结构可靠性与寿命评估。
3、新材料及异种材料连接 新材料、异种材料的连接性及界面行为，超声、扩散、自蔓延高温合成等新连接方法，连接过程的数值模拟 及接头质量控制。
4、微连接与电子封装 微细尺寸材料连接的特殊性，微连接新方法、微细材料连接界面行为分析方法，原子尺度润湿性及钎料合金 设计，微电子封装可靠性预测与优化设计。
5、表面改性与延寿技术 电子束表面强化与镀膜，激光熔覆与表面合金化，电弧等离子体喷涂﹑烧结与刻蚀, 等离子体离子注入与沉 积技术，以及各种材料表面改性与延寿工艺。
电大目标等离子体隐身的矩量法优化设计
７
式 中，
表示各 散射 中心 的复 数 散射 场 ，＿ ２ 是从 雷 Ｒ
达到该 散射 中心 的双 程距 离 。 而 对于雷 达和 目标 特 性 的 总体 设 计 师 而言 ， 们 他
并 不 太 关 心 Ｒ Ｓ起 伏 的 细 节 ， 更 多 地 是 关 注 Ｒ Ｓ Ｃ 而 Ｃ
１ 引 言
一
可适 用于 任意频 率 范 围 ， 实 际 上 这 种方 法 在 高 频 区 但 般并 不被 使用 ， 这是 由于 ：１ 对 电大尺 寸的物 体 ， （） 其 矩 阵 变得 十分庞 大 ， 即使 使 用 大 型 高速 计 算 机 对其 求
解 也 十分 困难 ；２ 在 高 频 区 ， （） 由于 散射 变 成 了 局部 效
果［ ４ 。一般 情 况下 ， １］ － 应先 利用 数 值仿 真手 段 ， 得到 满 足隐身需 求 的等离 子体参 数 ， 于指 导实 验研究 ， 用 以减
少 实 验 中 的 盲 目性 。
一
明显 降低 。因此 ， 矩量 法 仅 限 于处 理 低 频 区 和谐 振 区
的散射 问题 ， 对于卫 星 、 舰船 这 样 的 电大 目标 ， 散 射 其
的总效果 。此 时常用 随机相 位求 和法 给 出其 非相 关叠 加 结果 ， 即各散 射 中心 Ｒ Ｓ的代 数 和 ： Ｃ
Ｎ
— ＝
一
口
ｌ
（） ２
ｙ
２ ２ 典 型 几 何 散 射 中 心 替 代 法 ．
根据 上述 高频散 射特征 ， 于 电大 目标 ， 散 射场 对 其 可 由各个 独立散 射 中心 的散 射场 叠加 而得 ， 此 ， 据 本文
集成电路物理设计库
1.集成电路物理设计库集成电路物理设计库（PDK 和标准单元库）作为芯片制造商、EDA供应商、芯片设计者之间的桥梁。
开发工作必备的资源较多：工艺信息、集成电路设计方法和EDA 技术。
从2006 年开始，电子设计平台与共性技术研究室基于中芯国际、上海宏力、上海华虹的65nm、90nm、0.13um 和0.35um 等工艺节点，开发出一系列功能完善、器件类型丰富、设计合理及参数正确的PDK 和标准单元库，并建立了相应的设计参考流程。
在实现PDK 完整功能的基础上，相关研发团队从设计者角度优化参数化单元的CDF 参数，并采用结构化的方式开发Pcell 和批处理方式验证Pcell，保证了开发流程的高效性和可靠性。
同时，对标准单元进行了OPC 校正，移向掩膜分析(PSM)，分辨率增强(RET)等DFM 优化分析；光学模拟仿真结果证实了优化后的标准单元边缘放置误差(EPE)平均减小了5%，即优化后的标准单元库具有更高的可靠性、准确性和可制造性。
经过验证，每套PDK 和标准单元库都能灵活准确的支持电路设计。
能够根据芯片设计者的需求提供专业PDK 设计服务和芯片设计技术支持。
在此基础上，建立了一套完善的设计开发流程。
电子设计平台与共性技术研究室开发的集成电路物理设计库的工艺设计包（PDK：Process Design Kit）应用于数模混合IC 设计,其包含的内容是和全定制流程紧密结合在一起的。
PDK 库主要包括以下内容：（1）器件模型(Device Model)：由Foundry 提供的仿真模型文件；（2）Symbols & View：用于原理图设计的符号,参数化的设计单元都通过了SPICE 仿真的验证；（3）组件描述格式(CDF:Component Description Format) & Callback：器件的属性描述文件,定义了器件类型、器件名称、器件参数及参数调用关系函数集Callback、器件模型、器件的各种视图格式等；（4）参数化单元(Pcell:Parameterized Cell)：它由Cadence 的SKILL 语言编写,其对应的版图通过了DRC 和LVS 验证,方便设计人员进行原理图驱动的版图(SDL:Schematic Driven Layout)设计流程；（5）技术文件(Technology File)：用于版图设计和验证的工艺文件,包含GDSII 的设计数据层和工艺层的映射关系定义、设计数据层的属性定义、在线设计规则、电气规则、显示色彩定义和图形格式定义等；（6）物理验证规则文件(PV Rule File)：包含版图验证文件集(DRC/LVS/RC)。
固态等离子体S-PIN二极管仿真设计
固态等离子体S-PIN二极管仿真设计李威;曾繁辉;张彤【摘要】Simulation S-PIN diodes is set up based on semiconductor theory, in order to get the carrier concentration,mobility ratio and optimized structure of diode,in which carrier concentration induced by forward bias on the surface of diodes reaches 1018 cm-3 . This high carrier concentration phenomenon so called solid state plasmaphenomena,results in metal-like features of S-PIN diodes. Then the S-PIN diodes array is simulated,in order to confirm metal-like area,which can be used in RF antenna instead of metal.%介绍固态等离子体器件S-PIN二极管的仿真。
在半导体理论的基础上建立S-PIN二极管的物理模型,利用软件对S-PIN二极管结构进行仿真计算,研究固态等离子体载流子浓度、载流子迁移率等参数性质,计算出二极管导通状态下的电导率。
对二极管结构进行优化设计,使二极管导通情况下载流子浓度能够达到1018 cm-3,导电性能类似金属。
这种高密度载流子聚集的现象被称为固态等离子体现象。
仿真设计并排级联的S-PIN二极管阵列,得到类似金属导电性的连续固态等离子体区域,能够取代金属材料制备射频微波天线。
【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】5页(P177-181)【关键词】固态等离子体天线;S-PIN二极管;可重构天线;电信号控制【作者】李威;曾繁辉;张彤【作者单位】东南大学电子科学与工程学院，南京210096;东南大学电子科学与工程学院，南京210096;东南大学电子科学与工程学院，南京210096; 东南大学教育部微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室，南京210096【正文语种】中文【中图分类】TN311随着信息技术的飞速发展及其在军事领域的广泛应用，电子侦察手段不断进步，对天线进行有效隐身及可重构已经成为保护通信系统不被攻击的关键［1］。
表面工程领域的最新进展和发展
8 扩展表面工程的应用领域
• 表面工程在生物工程中的延伸已引起了人们的注 意，前景十分广阔。如髋关节的表面修补，最常 用的复合材料是在超高密度高分子聚乙烯上再镀 钴铬合金，使用寿命可达15～25年，近些年又发 展了羟基磷灰石（简称HAP）材料，它是一种重 要的生物活性材料，与骨骼、牙齿的无机成分极 为相似，具有良好的生物相容性，埋入人体后易 与新生骨结合。但是HAP材料脆性大，有的学者 就用表面工程技术使HAP粒子与金属Ni共沉积在 不锈钢基体上，实现了牢固结合。
6 发展高能束堆焊技术
• 以激光堆焊为代表的高能束堆焊技术的特点是可 以实现热输入的准确控制，涂层厚度大、热畸变 小、成分和稀释率可控性好，可以获得组织致密、 性能优越的堆焊层，因而成为国内外学者的研究 热点，近十几年来得到了迅速发展。 • 电子束堆焊，其能源利用率很高，可达30％以上。 基材的加热不受金属蒸气的影响，熔敷金属冷却 速度快，熔敷层的耐磨性往往成十倍地提高。 • 激光设备、电子束设备一次性投资昂贵，运行费 用高。因此，国内外对低成本、高效率的高能束 堆焊技术的研究开发十分重视。
4 开发多种功能涂层
• 表面工程大量的任务是使零件、构件的表面延缓 腐蚀、减少磨损、延长疲劳寿命。随着工业的发 展，在治理这3种失效之外提出了许多特殊的表面 功能要求。 • 例如舰船上甲板需要有防滑涂层，现代装备需要 有隐身涂层，军队官兵需要防激光致盲的镀膜眼 镜，太阳能取暖和发电设备中需要高效的吸热涂 层和光电转换涂层，录音机中需要有磁记录镀膜、 不沾锅中需要有氟树脂涂层、建筑业中的玻璃幕 墙需要有阳光控制膜等等。
6 发展高能束堆焊技术
• 聚焦光束表面堆焊是近年来发展起来的新 型表面堆焊技术。聚焦光束加热的特点是 金属材料对它的吸收率高，能源利用率达 到20％以上；聚焦光束单道处理宽度大， 设备造价仅为同功率激光的三分之一，工 艺成本低。 • 聚焦光束自动送粉堆焊技术的研究是高能 束粉末堆焊技术的重要发展方向之一。
表面工程领域的最新进展和发展
• 例如舰船上甲板需要有防滑涂层，现代装备需要 有隐身涂层，军队官兵需要防激光致盲的镀膜眼 镜，太阳能取暖和发电设备中需要高效的吸热涂 层和光电转换涂层，录音机中需要有磁记录镀膜、 不沾锅中需要有氟树脂涂层、建筑业中的面工程新技术不断涌现
• 在电弧喷涂方面，发展了高速电弧喷涂， 使喷涂质量大大提高；
• 在等离子喷涂方面，已研究出射频感应藕 合式等离子喷涂、反应等离子喷涂、用三 阴极枪等离子喷枪喷涂及微等离子喷涂；
• 在电刷镀方面研究出摩擦电喷镀及复合电 刷镀技术；
1 表面工程新技术不断涌现
• 在涂装技术方面开发出了粉末涂料技术； • 在粘结技术方面，开发了高性能环保型粘
2 研究复合表面技术
• 热喷涂和激光重熔的复合； • 热喷涂与刷镀的复合； • 化学热处理与电镀的复合 。
2 研究复合表面技术
• 即使同一种表面技术，在其发展历程中也同样存 在着博采众长与其它技术相互交叉的趋势。以离 子注入为例 ：
• 在用于半导体材料搀杂的离子注入机基础上发展 起来的束线离子注入技术可大大改善零件表面的 耐磨性、耐疲劳性和光、电、磁性能。为了克服 改性层比较薄的缺点，学者们将蒸镀、溅射镀膜 技术与束线离子注入技术相结合发展了离子辅助 镀膜（IAC）或离子束辅助沉积（IBAD）技术， 既克服了一般镀膜技术中膜基结合不良的缺点， 又将改性层厚度从原来的0.2µm提高到了几微米 甚至几十微米。
表面工程领域的最新进展和发 展趋势
1983年
英国伯明翰大学沃福森表面工程研究所的建立。
1985年 1986年10月
召开了第一届表面工程国际会议。国际刊物《表面工程》 的发行。
在布达佩斯召开的国际热处理联合会决定接受表面工程 的概念并改名为国际热处理与表面工程联合会。
高产能微波等离子体平板式PECVD设备研制
收稿日期:2020-11-27高产能微波等离子体平板式PEC V D设备研制彭宜昌,唐电,张威,杨彬,陈特超(湖南红太阳光电科技有限公司,湖南长沙410111)摘要:介绍了该设备的工作原理及主要构成,详细阐述了大型等离子体处理腔室的真空系统设计,对真空泵的选型进行了探讨,得到了不同工艺条件下的真空泵抽气曲线,在此基础上,采用有限元分析软件对其腔室结构进行了优化分析,并给出了量产工艺数据。
关键词:平板式PECVD 设备;钝化膜;微波;等离子体;反应室;太阳能电池中图分类号:TN304.055文献标志码:B文章编号:1004-4507(2020)06-0027-05Development of High-productivity Microwave PlasmaFlat PECVD EquipmentPENG Yichang ,TANG Dian ,ZHANG Wei ,YANG Bin ,CHEN Techao(Hunan Red Solar Photoelectricity Science and Technology Co.Ltd.,Changsha 410111,China )Abstract:The major structure and principle of this equipment are introduced in this paper ，the vacuum system design of large plasma treatment chamber is described in detail ，the type selection of vacuum pump is discussed ，and the pumping curves of vacuum pump under different process conditions are obtained.On this basis ，the finite element analysis software is used to optimize the chamber structure ，in addition ，the process data are also given.Key words:Flat PECVD equipment ；Passivation film ；Microwave;Plasma ;Reaction chamber ；Solar cell为在PERC 电池中实现一道工序沉积氧化铝/氮化硅钝化膜，研制了高产能微波等离子体平板式PECVD 设备。
高功率MPCVD谐振腔体的优化设计和数值模拟
高功率MPCVD谐振腔体的优化设计和数值模拟目录一、内容简述 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 国内外研究现状及发展趋势 (4)3. 研究目的和内容 (5)二、MPCVD谐振腔体的基本理论 (6)1. MPCVD原理简介 (7)2. 谐振腔体的基本概念 (9)3. 谐振腔体的工作模式 (10)三、高功率MPCVD谐振腔体的优化设计 (11)1. 总体设计思路 (12)2. 谐振腔体的结构优化设计 (13)3. 谐振腔体的性能参数优化 (15)四、数值模拟方法及工具 (16)1. 数值模拟方法介绍 (17)2. 仿真软件的选择与使用 (18)3. 仿真模型的建立 (19)五、高功率MPCVD谐振腔体的数值模拟分析 (20)1. 仿真结果分析 (22)2. 实验验证与结果对比 (23)3. 结果讨论与优化建议 (23)六、实验验证及结果分析 (25)1. 实验系统搭建 (26)2. 实验过程及结果记录 (27)3. 结果分析与讨论 (28)七、结论与展望 (29)1. 研究结论 (31)2. 研究创新点 (31)3. 后续研究方向及建议 (32)一、内容简述高功率MPCVD技术作为一种先进的材料制备技术，在现代工业生产中得到了广泛应用。
而谐振腔体作为MPCVD系统的核心部件之一，其性能对沉积过程及最终产品质量具有重要影响。
对高功率MPCVD谐振腔体的优化设计及其数值模拟研究具有重要的现实意义。
高功率MPCVD技术概述：介绍MPCVD的基本原理、应用领域以及技术特点等。
谐振腔体的作用及设计要求：阐述谐振腔体在MPCVD系统中的作用，包括等离子体产生、能量传输以及反应区域控制等，同时提出优化设计的要求和标准。
谐振腔体的优化设计：详细介绍谐振腔体的结构设计、材料选择、热管理等方面的优化措施，以提高其性能和使用寿命。
数值模拟方法与技术：阐述在谐振腔体优化设计中所采用的数值模拟方法，包括电磁场模拟等离子体模拟以及化学反应动力学模拟等，并介绍相关软件工具。
磁等离子体动力推力器加速机理研究与仿真
ｕｎｄｅｒ ａ ｓｔｒｏｎｇ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｌｏｗ⁃ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｔｈｒｕｓｔｅｒｓ，ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｏｐｌａｓｍａｄｙｎａｍｉｃ ｔｈｒｕｓｔｅｒｓ ｈａｖｅ
ｌａｒｇｅｒ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｌａｒｇｅｒ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ｆｌｏｗ，ｗｈｉｃｈ ｌｅａｄｓ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｃｅｒｔａｉｎ ｄａｎ⁃
ｇｅｒｓ．Ｔｈｅ ｐｌａｓｍａ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｏｄｅｌ ｔｈｅ ｔｈｒｕｓｔｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇ ｍａｇｎｅｔｉｃ
ｆｉｅｌｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ０．２ Ｔ，０．５３ Ｔ，０．６６ Ｔ ａｎｄ １．５４ Ｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｒｕｓｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｏｐｌａｓｍａｄｙｎａｍｉｃ ｔｈｒｕｓｔｅｒ；ｍａｇｎｅｔｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ ｅｑｕａｔｉｏｎ；ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｌａｓｍａ
Ｆ ＝－
１
ｅ２
× ２
４π ０
ｒ０
（６）
足够精确［１０，１２］ 。 同时，ＭＰＤＴ 中等离子体电子温度 ＫＴ
HL-2M偏滤器热氮气烘烤仿真及优化
HL-2M偏滤器热氮气烘烤仿真及优化卢勇;蔡立君;刘雨祥;颉延风;刘健;袁应龙;刘德权【摘要】To provide the best vacuum environment for the plasma operation,it is necessary to bake the divertor.According to the heat conduction and the convective heat transfer equations,the baking process of the divertor was simulated and optimized.The results show that the pressure drop increases gradually and the baking temperature of the divertor components increases linearly when the mass flow rate of the hot nitrogen gas is unchanged.Similarly,when the volume flow rate is constant,the baking temperature of the divertor components also increases linearly,but the pressure drop decreases gradually.While the initial conditions are approximate (the equivalent mass flow rate is 3× 10-3 kg/s and the equivalent volume flow rate is 4.8 × 10-4 m3/s),the former temperature rise rate is lower than that of the latter slightly,but the maximum temperature difference of all parts in the baking process is lower than 90 ℃.%为提供高质量的等离子体真空运行环境,需对偏滤器进行高温烘烤.根据热传导与对流换热方程对偏滤器的烘烤过程进行了数值模拟及优化.结果表明:当热氮气等质量流量控制时,偏滤器回路压力损失逐渐增大,各部件烘烤温度爬升速率呈线性增加;当热氮气等体积流量控制时,偏滤器回路压力损失逐渐降低,各部件烘烤温度爬升呈线性增加.当初始条件近似相等(等质量流量为3×10-3kg/s和等体积流量为4.8×10-4 m3/s)时,前者的部件温升速率略低于后者,但各部件烘烤过程中最大温差均未超过90℃.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2017(051)006【总页数】6页(P1134-1139)【关键词】托卡马克装置;偏滤器;烘烤;热氮气【作者】卢勇;蔡立君;刘雨祥;颉延风;刘健;袁应龙;刘德权【作者单位】核工业西南物理研究院,四川成都610041;核工业西南物理研究院,四川成都610041;核工业西南物理研究院,四川成都610041;核工业西南物理研究院,四川成都610041;核工业西南物理研究院,四川成都610041;核工业西南物理研究院,四川成都610041;核工业西南物理研究院,四川成都610041【正文语种】中文【中图分类】TL626HL-2M装置设计目标是高参数的铜导体托卡马克实验研究全新装置，其工程设计指标为等离子体电流2.5 MA，等离子体大半径1.78 m，等离子体小半径0.65 m，环向磁场2.2 T等[1-2]。
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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
浸没式等离子体注入设备的仿真优化
针对集成电路注入设备对等离子体大面积、高密度和良好均匀性的要
求，利用CFD-ACE 仿真软件对1500mm 乘以1500mm 大面积感应耦合等离子
体腔室做了多物理场综合仿真。
利用正交实验法对等离子体腔室结构和工艺参
数进行仿真优化，得到了能够产生高密度均匀的等离子体优化参数。
对参数优
化后的等离子体腔室做了仿真分析，结果表明腔室中气体流速会受到电极卡盘
上方线圈的扰动。
另外仿真发现腔室中电极卡盘上方等离子体密度具有整体分
布均匀，但是边缘部分出现等离子体密度陡变的特点。
分析原因为工艺气体的
扰动以及电极卡盘边缘上表面和侧面对等离子体双重复合两方面的影响。
等离子体处理工艺在集成电路生产制造过程中具有非常重要的作用。
在
集成电路微加工过程中，大约有三分之一的工序基于等离子体处理技术。
工业
生产过程中常用的等离子体源有容性耦合等离子体源(Capacity Coupled Plasma)、电子回旋共振等离子体源(Electron Cyclotron Resonance)和感性耦合等离子体(
下一代薄膜场效应晶体管(ThinFilmTransistor)和液晶显示技术(LiquidCrystalDisplay)的发展对大面积等离子体源的等离子体密度和均匀性提出
了很高的要求。
近年来人们对大面积等离子体源已经有了深入细致的研究。
Chen 等提出了一种永磁体约束的大面积圆柱形等离子体源，该等离子体源具有
7 组矩形线圈阵列，能够在400mm 直径处理面积上达到等离子体3%的非均匀性。
Kim 等提出了一种矩形感应耦合等离子体源，其中基底处理面积为880mm
乘以680mm，其等离子体非均匀性可达8%。
另外，Lim 等设计了一个超大面积
感应耦合等离子体源，使用双梳型天线嵌入到等离子体腔室，在2300mm 乘以。