Primjena metode elektronskih rojeva za dobijanje presjeka i transportnih koeficijenata za azot suboksid, tetrafluoroetan i dimetil etar
Complete sets of cross sections and transport coefficients for nitrous oxide, tetrafluoroethane and dimethyl ether obtained by using the swarm technique
Author
Dupljanin, Snježana K.Mentor
Petrović, Zoran
Committee members
Šašić, OliveraBukvić, Srđan
Poparić, Goran

Metadata
Show full item recordAbstract
Predmet istraživanja prikazanog u ovoj doktorskoj disertaciji su transportne
karakteristike rojeva elektrona koji se kreću pod dejstvom konstantnog (DC) električnog
polja, ukrštenih DC električnih i magnetnih polja kao i ukrštenih, vremenski zavisnih
(RF) električnih i magnetnih polja kroz neutralne gasove: azot suboksid (N2O),
tetrafluoroetan (C2H2F4) i dimetil etar (CH3OCH3), kao i njihove smješe sa argonom
(Ar) i neonom (Ne), sa ciljem dobijanja kompletnih skupova presjeka i transportnih i
brzinskih koeficijenata. Izbor navedenih gasova je određen zahvaljujući dostupnosti
novijih eksperimentalnih rezultata transportnih koeficijenata i velikoj praktičnoj
primjeni ovih gasova u poluprovodničkoj industriji, detektorima visokoenergijskih
čestica itd. Primijenjena je metoda rojeva za dobijanje efektivnih presjeka na osnovu
izmjerenih transportnih koeficijenata, koja se zasniva na modifikaciji polaznog skupa
presjeka do postizanja što boljeg stepena slaganja između izmjerenih i izračunati...h
vrijednosti.U slučaju molekule C2H2F4, u modifikacionom procesu polaznog skupa presjeka
su korištene izmjerene vrijednosti brzine drifta i efektivnog koeficijenta jonizacije u
čistom C2H2F4 i njegovim smješama sa Ar (2%, 5%, 10%, 20% i 50% C2H2F4 u Ar)
prof. Jaime de Urquija i saradnika (de Urquijo i ostali, 2009), kao i mjerenja Basilea i
saradnika (Basile i ostali, 1991) u čistom gasu.
Izmjerene vrijednosti brzine drifta i koeficijenta jonizacije u čistom CH3OCH3 i
njegovim smješama sa Ar i Ne (20% i 50%CH3OCH3 u Ar i 50%CH3OCH3 u Ne) E
Oettinger i saradnika (Oettinger i ostali, 1998) su korištene za fitovanje efektivnih
presjeka za CH3OCH3. U slučaju ovog i prethodnog molekula, polazni skup presjeka je
preuzet iz Biagijeve baze podataka (Biagi, 1998; 2007; 2010).U slučaju N2O, analiziran je transport elektrona u uslovima delovanja DC i RF
ukrštenih polja, pri čemu smo se koristili kompletnim skupom presjeka dobijenih u
našim ranijim istraživanjima.
Za proračun transportnih koeficijenata su korišteni kompjuterski kodovi Elendif,
Bolsig+ i naš Monte Carlo (MC) simulacioni kod. Prva dva koda se zasnivaju na
rješavanju Boltzmannove jednačine u dvočlanoj aproksimaciji, te su korišteni u
polaznom, grubom podešavanju presjeka, dok su svi konačni rezultati dobijeni
egzaktnom MC tehnikom.
Skupovi efektivnih presjeka i transportnih i brzinskih koeficijenata koji su
dobijeni za navedene gasove i njihove smješe, u širokom opsegu redukovanih
električnih i magnetnih polja, predstavljaju jednu bazu podataka neophodnih za
modelovanje niskotemperaturskih plazmi.
Object of study of this doctoral thesis are transport characteristics of electron
swarms moving under the influence of a constant (DC) electric field, crossed DC
electric and magnetic fields as well as crossed, time-dependent (RF) electric and
magnetic fields through the neutral gases: nitrous oxide (N2O), tetrafluoroethane
(C2H2F4) and dimethyl ether (CH3OCH3), as well as their mixtures with argon (Ar) and
neon (Ne), in order to obtain a complete sets of cross sections and transport and rate
coefficients. Selection of those gases is determined thanks to the availability of recent
experimental results of the transport coefficients and high practical application of these
gases in the semiconductor industry, high energy particle detectors, etc.The swarm
method is applied for getting a cross sections based on the measured transport
coefficients, which is based on the modification of the initial set to achieve higher levels
of agreement between measured and calculated values.
In the case o...f the molecule C2H2F4, in the modifying process of the initial set
have been used measured values of the drift velocity and the effective ionization
coefficient in pure C2H2F4 and its mixtures with an Ar (2%, 5%, 10%, 20% and 50%
C2H2F4 in Ar) of professor J de Urquijo and colleagues (de Urquijo et al., 2009), as well
as the measurement of Basile and colleagues (Basile et al., 1991) in the pure gas.
The measured values of the drift velocity and ionization coefficient in pure
CH3OCH3 and its mixtures with Ar and Ne (20% and 50%CH3OCH3 in Ar and
50%CH3OCH3 in Ne) E Oettinger and colleagues (Oetinger et al., 1998), were used to
fit the cross sections for CH3OCH3. In the case of both molecules the initial set is taken
from the database of S. Biagi (Biagi, 1998; 2007; 2010).
In the case of N2O, an area of research has extended to crossed DC and RF
fields, using a complete set of cross section obtained in our previous studies.For the calculation of transport coefficients are used computer codes Elendif,
Bolsig + and our Monte Carlo (MC) simulation code. The first two codes are based on
solving the Boltzmann equation under the two-term (TTA) approximation, and they
were used in the initial coarse adjustment cross section, while all the final results were
obtained by exact MC technique.
Sets of the cross sections and the transport and rate coefficients are obtained for
the mentioned gases and their mixtures, in a wide range of reduced electric and
magnetic fields, represent a database necessary for the modeling of a low-temperature
plasma.